U usporedbi s drugim industrijama, poput poljoprivrede ili energetike, promet je jedini sektor čija je emisija stakleničkih plinova (GHG) trenutačno veća nego 1990. Zbog otpuštanja otprilike 3 % svjetskih emisija stakleničkih plinova, pomorska industrija posebno je tvrd orah.
Europski zeleni plan nastoji učiniti Europu klimatski neutralnom do 2050. Međunarodna pomorska organizacija (IMO) poduzima mjere za smanjenje emisija iz pomorskog prometa za najmanje polovicu do 2050. godine. Elektrifikacija obećava da će postati ključna tehnologija za smanjenje emisija u brodskom prometu, ali tehnologija pomorskih baterija još nije dovoljno zrela da to omogući.
„Baterije za pomorsku industriju još nisu u troškovnom rangu u kojem bi trebale biti da bi potpuno električno pomorstvo bilo moguće”, rekao je Jeroen Stuyts iz istraživačkog instituta Flanders Make u Belgiji.
Trenutačno, kaže Stuyts, postoje tipovi plovila koji su prikladniji za usvajanje baterijskog napajanja od drugih. Oni uključuju trajekte koji voze unaprijed određenim rutama i manje kontejnerske brodove koji plove fiksnim rutama.
Njihova su putovanja vrlo predvidljiva i imaju pouzdane obrasce rada. To olakšava analizu njihove potrošnje energije i izračunavanje troškova elektrifikacije, kako bi se shvatilo je li ona ekonomski isplativa ili nije.
Smanjenje troškova
S druge strane, prekooceanske kontejnerske i teretne brodove na interkontinentalnim putovanjima teško je elektrificirati zbog promjenjivosti uvjeta. „Potrebna je jako, jako, jako velika baterija za mogućnost nošenja sa svom tom neizvjesnošću”, objasnio je Stuyts.
Brodovi na baterije skupo su rješenje, „Prvenstveno zato što su baterije koje su razvijene za pomorsku upotrebu obično prilagođene za jedan određeni dizajn broda”, kaže Stuyts. To ih čini jedinstvenima, a time i skupima.
Stuyts je koordinator projekta SEABAT kojega financira EU, a koji razvija električnu bateriju za pomorski sektor. Rade na prenošenju inovacija u baterijskim tehnologijama iz automobilske industrije u pomorski sektor i smanjenju troškova.
To žele postići razvojem modularnog baterijskog sustava koji se može upotrebljavati na velikom broju brodova.
Ne pomaže ni činjenica da je malo istraživanja o baterijama usmjereno na pomorski sektor. Energetski zahtjevi za brodove potpuno su drugačiji od ostalih vozila. Većina automobila ima kapacitet baterije od oko 40-100 kWh (kilovat-sati), no brodovi zahtijevaju 10, 20 ili čak 100 puta veći kapacitet od toga.
Kombiniranje
Sustav koji razvija SEABAT sastoji se od standardiziranih modula za različite komponente baterija, poput baterijskih ćelija, rashladnih sustava i elektronike napajanja. Oni se mogu kombinirati u okvire i skalirati za izradu baterija različitih veličina. Projekt SEABAT razvit će način za izradu prilagođenih baterija izrađenih od standardiziranih komponenti koje se mogu masovno proizvoditi, drastično smanjujući troškove.
Modularna priroda sustava također omogućuje kombiniranje različitih tipova baterijskih ćelija ili čak drugih tipova pohrane kao što su superkondenzatori. Bit će moguće stvoriti baterijska rješenja prilagođena specifičnim potrebama broda, objašnjava Stuyts, i nadograditi sustav kako se budu razvijale nove tehnologije baterijskih ćelija.
Zeleni vodik
Kad možete upotrebljavati baterije, one su dobar, energetski učinkovit način za dekarbonizaciju, prema Jyrkiju Mikkoli iz VTT-a u Finskoj. No, potrebna su nam i rješenja za situacije koje se ne mogu riješiti samo baterijama.
U projektu FLAGSHIPS kojega financira EU, a kojim koordinira Mikkola, projektni partneri razvijaju vodikove gorive ćelije za dva komercijalna pokazna plovila. Dizajniranjem teglenice i kontejnerskog broda koje pokreće zeleni vodik, nadaju se pokrenuti eru čistog vodenog prijevoza u Europi.
FPS Waal, nizozemski registrirani 110-metarski kontejnerski brod plovit će oko 80 kilometara naprijed-natrag od Duisburga u Njemačkoj do Rotterdama u Nizozemskoj. Brod, koji nosi 200 standardnih brodskih kontejnera, zamijenit će dizelski brod koji trenutačno prevozi robu između regionalne luke u unutrašnjosti i međunarodne luke u Rotterdamu.
Teglenica na Seni
Drugo plovilo je 60 metara duga teglenica za unutarnju plovidbu za prijevoz tereta rijekom Senom. Potpuno novo plovilo nazvano „Zulu 06” donosi navigaciju na vodikov pogon u središte Pariza. „Zulu 06” planiran je kao prva riječna teglenica s vodikovim pogonom bez emisija u Europi.
Kako je objasnio Mikkola, riječno plovilo distribuirati će robu duž rijeke Sene u samom središtu Pariza, s ciljem zamjene dijela teretnog prometa na zakrčenim gradskim cestama. „Teglenica će imati vlastitu dizalicu tako da se može istovariti bilo gdje duž rijeke”, rekao je.
Pogonski sustav, koji je razvio projekt FLAGSHIPS, također je modularan. Svaki modul vodikove gorive ćelije ima snagu od 200 kilovata, a moguće je povezati više modula kako bi se prema potrebama povećala snaga. Pariška teglenica koristit će dvije gorive ćelije koje daju 400 kilovata snage, dok će kontejnerski brod FPS Waal imati 1,2 megavata snage iz šest modula gorivih ćelija.
Razvijena u partnerstvu s industrijom, teglenica s nultim emisijama trebala bi početi s radom 2023. godine. Svojom urbano-logističkom rutom koja se mijenja ovisno o zahtjevima toga dana, dobar je primjer situacije u kojoj standardna tehnologija elektrifikacije može predstavljati izazov. Promjenjiva navigacija rutom otežava izgradnju mreže punionica, prema Mikkoli. Hibridni pogonski sustav na vodik proširit će domet teglenice i pružiti više operativne slobode.
Hibridi s pogonom na vodik
Hibridna plovila s pogonom na vodik još uvijek upotrebljavaju električne motore koji pokreću baterije. No, oni omogućuju upotrebu manjih baterija koje se stalno pune vodikovim gorivim ćelijama. Vodik je relativno energetski gust i lagan, u usporedbi s baterijama, što omogućuje veće domete s manjim ukupnim utjecajem na dizajn broda.
Osim što smanjuju emisije stakleničkih plinova, plovila na vodik ne ispuštaju zagađujuće plinove poput sumpornog dioksida i dušikovih oksida.
„Lokalno proizvedeni zeleni vodik, u kombinaciji s tehnologijom gorivih ćelija, nudi vrlo zanimljivu i održivu opciju za brodarsku industriju, koja željno traži rješenja kako bi svoje poslovanje učinila zelenim na unutarnjim plovnim putovima”, kaže Mikkola.
Budući da gorive ćelije i brodovi na vodik nemaju lokalne emisije, kvaliteta zraka u gradovima mogla bi se znatno poboljšati ako se tehnologije budu mogle primijeniti u velikoj mjeri. Mogli bi čak zamijeniti kamione i kombije koji izbacuju otrovne plinove, kao i postojeće vodene transportne sustave.
EU je predan dugoročnom prelasku na čistu energiju kako bi smanjio svoje oslanjanje na ruska goriva. Prelazak na tehnologije poput vodika omogućio bi proizvodnju goriva na lokalnoj i regionalnoj razini.
Lokalni vodik
„Možemo postaviti male elektrolizatore u različitim lukama u Europi i proizvoditi (vodik) lokalno”, kaže Mikkola. „Ne trebamo ga slati s nekog drugog mjesta.”
Projekt FLAGSHIPS dio je šire strategije koju financira EU za razvoj teretnog prometa na vodik za europske vodene putove. Projekt gaji nadu da će njegova dva plovila podići svijest o vodenom prijevozu bez emisija, potičući druge da slijede njihov primjer.
Za Stuytsa i projekt SEABAT također je važno da se istraživanja o tim budućim tehnologijama provode u Europi. Većina sirovina potrebnih za izradu baterija dolazi izvan Europe, prvenstveno iz Azije. To znači da stručnjaci u Europi moraju shvatiti kako dizajnirati i izraditi baterijske sustave. Financiranje EU-a za istraživanje i inovacije u ovom području igra ključnu ulogu u pomaganju Europi da ostane konkurentna na ovom tržištu. „U protivnom, nemamo ni materijala ni znanja”, kaže Stuyts.
Istraživanja u ovom članku financira EU. Ovaj je materijal izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.
Više informacija
Ako želite saznati više o projektima u ovom članku koji se financiraju iz programa EU-a, slijedite poveznice u nastavku.
Istraživanja u ovom članku financira EU. Ovaj je materijal izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.