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增加可再生能源为内陆航运的清洁未来提供动力

用于内陆水道的氢动力和电池动力驳船、拖船、集装箱船和渡轮将有助于减少航运排放。与农业或能源等其他行业相比,交通运输是目前温室气体(GHG)排放量高于1990年的唯一行业。排放了全球约3%的温室气体排放量,行业。海运业排放了全球约3%的温室气体,是一个特别难解决的难题.

欧盟绿色协议力求到2050年使欧洲实现气候中和。国际海事组织(IMO)正在采取措施,到2050年将航运排放量至少减少一半。电气化有望成为减少航运排放的关键技术,但海事电池技术还不够成熟,无法做到这一点。

比利时研究机构FlandersMake的JeroenStuyts说:“用于海运业的电池尚未达到使全电动航运成为可能的成本点。”

目前,Stuyts说,一些船型比其他船型更适合采用电池供电。其中包括在预定路线上运行的渡轮和在固定路线上航行的小型集装箱船。

他们的旅程非常可预测,并且具有可靠的工作模式。这使得分析他们的能源消耗和计算电气化成本变得容易,以便了解它在经济上是否可行。

降低成本

另一方面,洲际航行的远洋集装箱船和货船由于条件多变,难以实现电气化。“你需要一个非常、非常、非常大的电池来应对所有的不确定性,”斯图伊茨解释道。

电池驱动的船舶是一种成本高昂的解决方案,“主要是因为为海上使用而开发的电池通常是为特定船舶设计定制的,”Stuyts说。这使它们独一无二,因此价格昂贵。

Stuyts是SEABAT项目的协调员,该项目正在为海事部门开发电池。他们正致力于将汽车行业的电池技术创新引入海事领域并降低成本。

他们的目标是通过开发可用于各种船舶的模块化电池系统来实现这一目标。

对电池的研究很少集中在海事领域,这无济于事。船舶的能源需求与其他车辆完全不同。大多数汽车的电池容量约为40-100kWh(千瓦时),但船舶需要的容量是其10倍、20倍甚至100倍。

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SEABAT正在开发的系统由各种电池组件的标准化模块组成,例如电池单元、冷却系统和电力电子设备。这些可以组合在机架中并缩放以创建不同尺寸的电池。SEABAT将开发一种方法来构建由标准化组件制成的定制电池,这些组件可以批量生产,从而大大降低成本。

该系统的模块化特性还允许组合不同的电池类型,甚至其他存储类型,如超级电容器。Stuyts解释说,可以根据船舶的特定需求创建电池解决方案,并随着新电池技术的开发对系统进行升级。

绿氢

芬兰VTT的JyrkiMikkola表示,当你可以使用电池时,它们是一种很好的节能脱碳方式。但我们也需要针对无法单独使用电池解决的情况的解决方案。

在Mikkola协调的FLAGSHIPS项目中,项目合作伙伴正在为两艘商业运营的示范船开发氢燃料电池。通过设计以绿色氢为燃料的驳船和集装箱船,他们希望在欧洲开启清洁水运交通时代。

FPSWaal是一艘在荷兰注册的110米长的内陆集装箱船,将从德国杜伊斯堡到荷兰鹿特丹,往返航程约80公里。这艘载有200个标准集装箱的船将取代目前在内陆地区港口和鹿特丹国际港口之间运输货物的柴油船。

围网驳船

另一艘是一艘60米长的内河驳船,用于塞纳河上的货物运输。这艘名为“Zulu06”的全新船只将氢动力导航带到了巴黎市中心。Zulu06计划成为欧洲第一艘零排放氢动力内河驳船。

正如Mikkola解释的那样,内河运输船将在巴黎市中心的塞纳河沿岸配送货物,以期取代该市拥挤道路上的部分货运。“驳船将配备自己的起重机,因此基本上可以在沿河的任何地方卸货,”他说。

FLAGSHIPS项目开发的推进系统也是模块化的。每个氢燃料电池模块的功率为200千瓦,多个模块可以连接在一起,以根据需要扩展到尽可能多的功率。巴黎驳船将使用两个燃料电池,提供400千瓦的电力,而集装箱船FPSWaal将使用六个燃料电池模块提供1.2兆瓦的电力。

这艘零排放驳船是与工业界合作开发的,将于2023年开始运营。其城市物流路线会根据日常需求而变化,这是标准电气化技术可能带来挑战的一个很好的例子。根据Mikkola的说法,多变的路线导航使得建立充电点网络变得困难。混合氢推进系统将扩大驳船的航程并提供更多的操作自由度。

氢混合动力车

氢动力混合动力船仍然使用由电池驱动的电动机。但它们可以使用更小的电池,这些电池可以通过氢燃料电池不断充电。与电池相比,氢气相对能量密集且重量轻,可以实现更长的航程,同时对船舶设计的整体影响更小。

除了减少温室气体排放外,氢气容器不会排放二氧化硫和氮氧化物等污染气体。

Mikkola说:“本地生产的绿色氢与燃料电池技术相结合,为航运业提供了一个非常有趣和可行的选择,航运业急切地寻找解决方案,使他们在内陆水道的运营更加环保。”

由于燃料电池和氢容器没有局部排放,如果这些技术可以大规模实施,城市的空气质量可以大大改善。它们甚至可以取代排放有毒气体的卡车和货车,以及目前的水上运输系统。

欧盟致力于长期转向清洁能源,以减少对俄罗斯燃料的依赖。转向氢等技术将使燃料在地方和区域的基础上生产成为可能。

本地氢

“我们可以在欧洲的不同港口设置小型电解槽,并在当地生产(氢气),”Mikkola说。“我们不需要从其他地方运送它。”

FLAGSHIPS是为欧洲水路开发氢动力货运的更广泛战略的一部分。该项目希望其两艘船能够提高零排放水运的意识,鼓励其他人效仿。

对于斯图伊茨和SEABAT来说,在欧洲进行这些未来技术的研究也很重要。电池所需的大部分原材料来自欧洲以外,主要是亚洲。这意味着欧洲的专家需要了解如何设计和构建电池系统。欧盟对该领域研究和创新的资助在帮助欧洲在该市场保持竞争力方面发挥着重要作用。“否则,我们既没有材料也没有知识,”斯图伊茨说。

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