Wodór na otwartym morzu

Partnerzy zakończonego niedawno projektu NEW H SHIP, finansowanego przez UE, wykazali, że nie ma poważnych barier uniemożliwiających wykorzystywanie wodoru na pokładach statków żeglugowych. Zespół projektowy ma nadzieję, że wyniki badań przekonają przedstawicieli przemysłu okr...

Partnerzy zakończonego niedawno projektu NEW H SHIP, finansowanego przez UE, wykazali, że nie ma poważnych barier uniemożliwiających wykorzystywanie wodoru na pokładach statków żeglugowych. Zespół projektowy ma nadzieję, że wyniki badań przekonają przedstawicieli przemysłu okrętowego i polityków do większych inwestycji w prace badawczo-rozwojowe (B+R) nad zastosowaniem tego czystego źródła energii na otwartym morzu.

Statki w szybkim tempie stają się największym źródłem zanieczyszczenia powietrza w UE. Szacuje się, że do 2020 r. emisje dwutlenku siarki i tlenków azotu ze statków przekroczą emisje lądowe w Europie.

- Aby zmienić Europę w "społeczeństwo wodorowe", musimy włączyć do scenariusza również statki - powiedział Hjalti Pall Ingolfsson, reprezentujący Icelandic New Energy, jednego z partnerów projektu NEW H SHIP.

Choć dostrzega się potrzebę zredukowania tych emisji, podjęto tylko ograniczone działania B+R, które mogłyby pokazać możliwości zastosowania nowych, czystszych źródeł energii w żegludze. - Było kilka projektów badających wykorzystanie wodoru na statkach, ale koncentrowały się one na środowisku jeziornym lub portowym, a nie na otwartym morzu - wyjaśnił Hjalti Pall Ingolfsson.

W ramach zakończonego w 2005 r. projektu NEW H SHIP przeprowadzono analizę, która miała określić techniczne, operacyjne i społeczne przeszkody związane z systemowymi wymaganiami na pokładzie oraz infrastrukturą paliw morskich.

W analizie w znacznym stopniu wykorzystano wyniki dwóch wcześniejszych projektów finansowanych przez UE. W ramach FC-SHIP oceniono potencjał technologii ogniw paliwowych, natomiast partnerzy EURO-HYPORT zbadali możliwość eksportowania wodoru z Islandii na kontynent europejski.

Partnerzy projektu przeprowadzili swoją ocenę biorąc także pod uwagę zagadnienia techniczne rozważane podczas projektów demonstracyjnych dotyczących autobusów napędzanych wodorowymi ogniwami paliwowymi, takich jak finansowane przez UE inicjatywy CUTE i ECTOS.

- Projekty te stały się wartościowym źródłem wiedzy, które ułatwiło nam dokonanie oceny, czy wodorowe ogniwa paliwowe są odpowiednią technologią dla morza - wyjaśnił Hjalti Pall Ingolfsson.

Jednak ląd i morze to bardzo różne środowiska i stwarzają one różne rodzaje przeszkód. - Istnieją pewne bardzo znaczące różnice - zauważył Hjalti Pall Ingolfsson. Jedną z nich jest konieczność magazynowania dużych ilości wodoru na pokładach statków. - Statki wyruszają na morze, a jak wiadomo na otwartym morzu nie ma zbyt wielu stacji paliw, dlatego zbiorniki trzeba napełnić wodorem przed wypłynięciem.

- Ponadto są statki różnej wielkości, niektóre wypływają tylko na jeden dzień, natomiast inne mogą wyruszać w tygodniowy lub nawet miesięczny rejs. Dlatego musimy mieć możliwość magazynowania wodoru na statku - dodaje Hjalti Pall Ingolfsson i podkreśla, że wodór zajmuje więcej przestrzeni niż jakiekolwiek inne paliwo, zarówno w stanie gazowym jak i ciekłym, więc gaz musiałby być sprężany. W projektowaniu ogniw paliwowych dla statków należałoby również wziąć pod uwagę zasolenie powietrza morskiego.

Jak wskazują obliczenia przeprowadzone w ramach projektu, "statek o wadze 100 ton, który wyrusza na morze na okres krótszy niż tydzień mógłby prawdopodobnie wykorzystywać wodór do bezpośredniego napędzania, jednak w przypadku większych statków, pozostających na morzu dłużej, konieczna jest większa ilość energii do zapewnienia funkcjonowania i zasilania sprzętu na pokładzie. Dlatego należy rozwiązać problem magazynowania."

Jedną z opcji dla większych statków jest skoncentrowanie się na magazynowaniu wodoru potrzebnego do zastąpienia energii elektrycznej wykorzystywanej do zasilania urządzeń, układu sterowniczego, komponentów pomp oraz ogrzewania i oświetlenia. - Z ekonomicznego punktu widzenia taniej jest skupić się najpierw na pomocniczej jednostce mocy (APU), ponieważ wykorzystuje ona 10-15 kW, podczas gdy do uruchomienia statku potrzeba 100 kW.

Chociaż nie wykonano jeszcze obliczeń dowodzących, że zastąpienie wodorem paliw kopalnych zredukuje poziom emisji, partnerzy projektu są pewni, że wodór jest źródłem mniejszego zanieczyszczenia. - Posiadanie centralnego ośrodka produkującego wodór pozwoliłoby nam radzić sobie z emisjami skuteczniej niż w przypadku paliw kopalnych - powiedział Hjalti Pall Ingolfsson, dodając, że w osiągnięciu tego celu pomocna byłaby zaawansowana sekwestracja dwutlenku węgla.

Kolejne różnice pomiędzy stosowaniem wodoru na suchym lądzie i na morzu wynikają z odmiennych warunków bezpieczeństwa. Wodór jest gazem niezwykle łatwopalnym i w razie jego wycieku i nagromadzenia może dojść do eksplozji. Hjalti Pall Ingolfsson nawiązał do prac podjętych przez partnerów projektu w celu oszacowania skutków kolizji oraz zagrożenia dla członków załogi w przypadku wycieku lub eksplozji.

Pożar i eksplozja są bardziej niebezpieczne na pokładzie statku niż na suchym lądzie, ponieważ odległości pomiędzy urządzeniami i ludźmi są o wiele mniejsze. Odseparowanie systemu ogniw paliwowych od stref bezpieczeństwa, na przykład strefy dla pasażerów na promie, jest o wiele bardziej skomplikowane. - Inaczej niż na suchym lądzie, kiedy płynie się po Oceanie Atlantyckim nie ma gdzie uciekać - powiedział Hjalti Pall Ingolfsson, zaznaczając, że konieczne są dalsze badania dla opracowania odpowiednich wytycznych bezpieczeństwa.

Problemem jest również koszt wytworzenia wodoru. - Produkcja wodoru jest o wiele droższa niż paliw kopalnych, ze względu na małe ilości wykorzystywane obecnie w autobusach - zauważył Hjalti Pall Ingolfsson. - Prawie wszystkie ogniwa paliwowe są wytwarzane ręcznie i produkuje się niewystarczające ilości, aby otworzyć linię produkcyjną.

Jednak wobec wzrastających cen ropy i gazu Hjalti Pall Ingolfsson ma nadzieję na przekonanie rządów i przemysłu okrętowego do poważniejszego zastanowienia się nad wykorzystaniem wodoru na statkach.

Niestety nadal nie ma praktycznego projektu ogniw paliwowych dla statków i nie zaprezentowano prawie żadnych statków na paliwo wodorowe. Według Hjalti Pall Ingolfssona wynika to ze sposobu funkcjonowania przemysłu okrętowego, który bardzo różni się od produkcji samochodów. - W przeciwieństwie do samochodów, które mają określoną markę i są wytwarzane od początku do końca przez tego samego producenta, statki budowane są na konkretne zamówienie - wyjaśnia.

Dostawcy komponentów niechętnie inwestują w technologię wodorową, ponieważ nie mają możliwości zademonstrowania swojej technologii. - Nie możemy zatem polegać na finansowaniu ze strony partnerów przemysłowych, jak w przypadku producentów samochodów, dlatego potrzebujemy silniejszego wsparcia politycznego, aby pobudzić rynek i inwestycje - powiedział.

Wsparcie ze strony polityków i zainteresowanych grup jest również potrzebne do zapewnienia, by wszelkie regulacje, kodeksy i normy związane z wykorzystywaniem wodoru w transporcie odnosiły się również do zastosowań tego gazu na morzu.

Hjalti Pall Ingolfsson nawiązał do wsparcia, jakie zostało udzielone przez przemysł, rządy krajowe i UE dla projektów demonstracyjnych CUTE i ECTOS dotyczących autobusów, i zasugerował, że można wyobrazić sobie stworzenie podobnej struktury dla transportu morskiego.

Chociaż projekt jest już zakończony, Hjalti Pall Ingolfsson twierdzi, że partnerzy są bardzo zainteresowani kontynuowaniem pracy i omawiają obecnie możliwość rozpoczęcia projektu, którego przedmiotem będzie przetestowanie na statku prototypu zasilanej wodorem jednostki APU.