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海事技术学术会氢气作为船舶燃料的曙光
城市:
上海
关键词:
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新闻分类:
展会信息
日期:
2021-03-27 16:37:37
发布者:
品邦小李
浏览次数:
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在船用燃料价格不断上涨以及气体排放的监管压力下,海运行业开始探索替代燃料途径,从相对无风险的解决方案(例如低硫燃料油)到更高风险替代能源,例如氢燃料。

氢燃料?
实际上,氢燃料在全球范围内越来越受欢迎。过去,氢气主要用于工业活动,用于为大型和高能耗设备供电,或者仅仅是工业气体生产的副产品。但是,近年来,氢作为一种潜在的运输燃料已引起越来越多的关注。

从全球的角度来看,氢作为一种能源载体,对于减少温室效应和局部污染至关重要。氢可以充当成功的能量载体,通过燃料电池并转化为电能和热量。燃料电池是高效的能量转换设备,只要有燃料可用,就会提供干净、安静、可靠的电能,并且会排放热水。
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尽管在自然界中没有发现氢气以其纯净形式存在,但它具有可以通过电解水局部产生氢气的优点。该过程需要电力,如果电力来自可再生能源,例如太阳能或风能,则产生的氢是100%可再生的零碳燃料。可以存储这种燃料以产生完全可再生的按需发电。氢也可以通过重整(分离)天然气,丙烷或什至柴油之类的碳氢燃料来生产。

探索概念

今年早些时候,Caledonian Marine Assets Ltd(CMAL)为苏格兰企业完成了关于氢动力汽车渡轮可行性的可行性研究。

当时,Caledonian Maritime Assets首席执行官Guy Platten说:“我相信我们可以建造一艘配备氢燃料电池的船,这是一个令人兴奋的前景。如果我们继续这样做的话,可能会改变苏格兰的格局。我们将拥有零排放的碳中性船。”

盖·普拉滕(Guy Platten)补充说,开发该项目的设计,包括港口的氢气生产和储存,还需要50万英镑的资金。该研究致力于在未来几年内建造价值1500万英镑的示范船。

2012年,Germanischer Lloyd提出了零排放集装箱船舶的设计理念。专为北欧支线服务,该船将使用两个48 kW燃料电池,并将船上的氢气存储在12 x 350 bar(高压)氢气罐中,通过燃料电池和动力电池混合系统发电。氢气实际上以液体形式提供给加油站,并在被泵送到容器之前蒸发并压缩。该技术还需要评估氢燃料及其整体基础设施和大规模适用性。就在几周前,桑迪亚(Sandia)宣布了自己基于港口的基础设施和供应研究的积极成果。

这项研究表明:“安装在驳船上的氢质子交换膜(PEM)燃料电池系统有可能减少港口及其周围海事船舶的排放和化石燃料的使用。系统的概念设计在对应不同功率水平和运行时间的几种配置在技术上是可行的。”

在典型的海洋环境中,将集装箱式燃料电池成功地部署在浮动平台上,不仅对这项特殊服务有用,而且因为它验证了大型集装箱船应用的概念。

现实:当前的全球趋势

尽管采用未经验证的技术会产生成本和潜在风险,但氢燃料电池促使航运业可持续的能源。

由德国公司Alster-Touristik GmbH开发的世界上第一艘氢动力船于2009年下水。这艘名为FCS Alsterwasser的船配备100 kW氢燃料电池。可容纳100名乘客,并且已经在德国汉堡的市中心水道上运营了1900多个小时。

上海展台装修公司同时,西班牙工程集团Sener与Howaldtswerke-Deutsche Weft(HDW)合作研发潜艇,以开发基于燃料电池的推进系统,该系统配备了甲醇重整器技术,可将甲醇转化为氢气。该项目将于今年年底完成。

DNV研究与创新公司与FellowSHIP合作,为海上供应船Viking Lady上安装了330 kW燃料电池,该船可运行7000多个小时。DNV的研究人员Eirik Ovrum表示:“ 燃料电池要成为现实的船上替代品(主要受成本限制)还需要时间,但是FellowSHIP项目已朝着船用燃料电池的未来迈出了重要的第一步。

英国氢燃料创新

这项技术通过许多成功的项目获得了公信力,这些项目超出了该技术的理论潜力,已被证明可用于实际应用。经过三年的发展和市议会25万英镑的资助,Aurigra Energy在布里斯托尔市启动了英国首个氢动力渡轮服务。

该渡轮由12kW燃料电池通过永磁直流电动机提供动力,速度为6至10节,可搭载12名乘客和2名乘务员。它使用氢气和氧气发电,从而产生水和热量作为副产品。渡轮的氢气燃料和加油站由Air Products提供。它将在整个夏季运行,突出了氢动力技术的可能性。

Air Products公司业务发展经理Emma Guthrie说:“加氢渡轮是利用氢气为运输车辆提供绿色动力的真实例子。我们认为这些创新思提高了公众、工业界和政府对氢气的关注氢气。如果英国要减少交通运输的排放,那么氢必须成为未来交通运输结构的一部分。”

尽管开发该船及其配套基础设施的成本很高,但该船的氢消耗量已低于预期。Auriga Energy董事总经理Jas Singh强调了该项目的好处:“示范渡轮在各种环境条件下的运行;氢燃料电池是零排放,安静且无浮油的方法,有助于减少潜在的二氧化碳排放量;降低加油基础设施的安装和运营风险(公众和当局现在对公共区域的加油站感到满意);解决认证和保险问题(该船经过CE标记并获得运载乘客的许可);告知和教育公众,使所有用户感到非常高兴,并且如果这样做的话,则必须进行宣传;评估氢渡轮运营的商业案例,因为在运营层面。

氢的未来:市场和吸收障碍

船用能源系统本质上未连接到电网,需要长期稳定运行。辛格断言,尽管该技术现在可用于具有常规加油能力的小型船舶,但由于上述与海上运输船需求有关的许多市场壁垒,该技术的更广泛的商业化将需要数十年的时间。

“主要的挑战是在每次加氢的过程中,船上必须储存大量氢燃料和基础设施。正在开发新的金属氢化物和化学品存储工艺来克服一些挑战,”辛格向法塔姆解释。

上海展台装修公司另外,要意识到的一个关键问题是氢是世界上蕞小的分子,这意味着需要专门的物流链和存储。当前,存储由重金属钢瓶组成,这增加了船舶能源需求的额外负担。

因为氢是如此之小,所以在运输和存储过程中,一些氢会从容器或管道中逸出,这需要通风以阻止不可避免的泄漏对周围环境造成危险。纯氢也会腐蚀金属,因此需要额外的维护。

就排放而言,氢燃料电池可能只是将排放物转移到另一种电源上,而不会对排放物产生净影响。因此,可再生氢的概念船提议利用风能生产LH2。一个500兆瓦的风电场可以利用无法馈入电网的剩余电力生产多达10,000吨液态氢。

然而,辛格仍然保持乐观:“通过适当的投资,燃料电池技术可以迅速扩大规模。一旦获得认证,认证过程就需要适当的主管部门采取行动(GL和DNV已经开始着手制造较小的船舶,我正在与劳埃德船级社进行讨论,也将着手该过程)。”

结论

尽管氢在燃料替代品方面一直不在头版,上海展台装修公司但它开始引起人们的兴趣。尽管市场趋势一直是船东和运营商转向蕞便宜的燃料类型或解决方案,但随着蕞便宜有时是蕞脏的燃料选择变得更加规范和相对昂贵,这种趋势已经并将变得不稳定。

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