Novi val tehnologije čiste energije sprema se baciti emisije stakleničkih plinova u vodu.
Brodski promet, iako neophodan za trgovinu, značajno doprinosi emisijama koje uzrokuju klimatske promjene. Globalni brodski promet izbacuje 3 % svjetskih stakleničkih plinova (GHG). Budući da je pomorska industrija odgovorna za prijevoz čak 90 % svjetske trgovine, sve je veći pritisak na sektor da brzo smanji svoj ugljični otisak.
- Međunarodni brodski promet na otvorenim morima jedan je od glavnih izvora svih emisija u Europi - rekao je Syed-Asif Ansar, znanstvenik u Njemačkom centru za zrakoplovstvo, DLR.
Dok se 3 % možda ne čini titanskim razmjerom, rast potražnje za brodskim prijevozom u cijelom svijetu znači da se pomorske emisije ubrzavaju brže od većine drugih sektora, kaže on.
Bez djelovanja, brodarstvo bi moglo biti odgovorno za 10 - 13 % globalnih emisija u roku od nekoliko desetljeća.
Prijelazno gorivo
Danas se većina prekooceanskih brodova i kontejnerskih brodova oslanja na dizelske motore za proizvodnju električne energije za pogon plovila. Međunarodna pomorska organizacija (IMO), agencija Ujedinjenih naroda odgovorna za regulaciju pomorskog prometa, ima za cilj prepoloviti emisije oceanskih brodova do 2050. To od industrije zahtijeva postavljanje kursa prema čišćim gorivima.
Jedan od pristupa je odbacivanje dizelskog goriva i usmjeravanje prema ukapljenom zemnom plinu (LNG). Ukapljeni zemni plin (LNG) nastaje kada se zemni plin (metan) ohladi iz plinovitog u tekući oblik, čime se njegov volumen smanjuje 600 puta. To olakšava transport i skladištenje. Povećanje temperature pretvara ga natrag u plin. Premda je ukapljeni zemni plin (LNG) još uvijek fosilno gorivo, uključen je u taksonomiju EU-a, koja ga navodi kao prijelazno gorivo koje će pomoći u prelasku na obnovljivu energiju u bliskoj budućnosti.
Uklanjanje ispušnih plinova Godine 2020. projekt Nautilus namjeravao je razviti novu vrstu motora temeljenog na ukapljenom zemnom plinu koji bi prepolovio emisije stakleničkih plinova u usporedbi s dizelskim gorivom i potpuno uklonio dizelske ispušne plinove koji sadrže zagađivače štetne za život u moru i ljudsko zdravlje. Preuzevši svoje ime od grčke riječi za mornara, projekt Nautilus sada gradi poseban motor, u centru DLR u Njemačkoj, koji će raditi na ukapljeni zemni plin.
Ovaj motor sadrži gorivu ćeliju s čvrstim oksidom koja ukapljeni zemni plin pretvara u električnu energiju, bez izgaranja plina, a zatim napaja bateriju. Goriva ćelija i baterija zajedno pokreću brod. Daleko više kemijske energije iz plina ide u pogon nego da je samo spaljen.
- Pretvorba energije nije izgaranje, već elektrokemijska pretvorba - kaže Ansar, voditelj projekta Nautilus. „Puno je učinkovitija”.
Kruta oksidna goriva već postoje, ali ne u onom opsegu koji se upotrebljava u brodskom prometu. Predviđeni su za upotrebu u postrojenjima za proizvodnju električne energije. No, postojeća tehnologija preglomazna je za brodove.
- Težina nije glavni problem na brodovima, no, volumen jest - rekao je Ansar.
Oceanski brodovi
Također je potrebno uzeti u obzir da tipični prekooceanski brod treba 40 do 60 megavata, što je otprilike ista potrošnja energije kao grad s oko 10.000 kuća. Kako sada stvari stoje, dobavljači u Europi mogu isporučiti samo jedinice gorivih ćelija s čvrstim oksidom uglavnom ispod 10 kilovata, što je djelić onoga što je potrebno.
Projekt Nautilus izgradio je velike gorive ćelije do 30 kilovata, koje se zatim kombiniraju u snopove kako bi se postiglo 40 do 60 megavata potrebnih za brodove.
Tim ima za cilj dobiti certificirano testiranje na kopnu do 2024., s testiranjem na brodu do 2026. i putnički brod s motorom do 2030.
Sljedeći korak bit će kontejnerski brod. Imaju velike planove.
- Ne želimo pokretati brodove u nišnim primjenama.. Ciljamo na veće probleme, a to su teretni brodovi, veliki putnički brodovi i drugi prekooceanski brodovi - rekao je Ansar
Budući da energija od ukapljenog zemnog plina i dalje stvara emisije CO2, projekt također gleda dalje u budućnost do trenutka kada će ovo prijelazno fosilno gorivo biti zamijenjeno alternativom s niskim udjelom ugljika.
Zeleni metan
U početku bi se gorivo miješalo, a zatim bi se zamijenilo obnovljivim oblikom ukapljenog zelenog plina, zelenim metanom, generiranim s pomoću solarne energije ili energije vjetra. Zeleni metan ne stvara dodatne emisije u atmosferu.
Zasad je ambicija postupno zamijeniti dizelske motore na brodovima tehnologijom koja koristi gorive ćelije, ukapljeni zemni plin i pohranu baterija. Daljnji izazovi uključuju izradu jedinica dovoljno robusnih za oceanska putovanja, velikih razmjera i sposobnih za rad pod različitim opterećenjima.
No, dizel i LNG nisu jedine opcije kada je u pitanju pogon prekooceanskih teretnjaka i tankera. Još jedan projekt nastoji očistiti globalni pomorski promet prihvaćanjem potencijala amonijaka za pokretanje pomorske industrije.
Amonijak ima široku primjenu u kemijskoj industriji, a najpoznatiji je kao ključni sastojak gnojiva. Bezbojan je i oštrog mirisa, a činjenica da je molekula amonijaka (NH3) bogata vodikom čini ga savršenim za prilagodbu kao gorivo. Kada se koristi kao gorivo, jedine emisije su voda, bez ugljika koji stvara CO2.
- Postoji iznimna usmjerenost na amonijak kao moguću alternativu fosilnom ugljičnom gorivu za pogon, ali ne postoji komercijalni motor koji se trenutno može ugraditi na brod. On koordinira projekt Engimmonia, jednu od niza inicijativa diljem svijeta koje žele iskoristiti amonijak za pogon brodova - rekao je Andrea Pestarino iz konzultantske tvrtke RINA u Italiji
Gustoća energije
Amonijak je relativno energetski bogato sredstvo za skladištenje i transport zelenog vodika proizvedenog obnovljivim izvorima energije. Tekući amonijak sadrži više energije u istom volumenu kao tekući vodik i može se skladištiti na minus 33 °C, za razliku od minus 253 °C za vodik.
- Umjesto da skladištite vodik, skladištite amonijak - kaže Pestarino. U praksi to znači da više ne trebate velike spremnike pod tlakom za pohranjivanje koncentriranog plinovitog vodika, već jednostavno možete držati ohlađeni tekući amonijak.
Unatoč tome, potrebno je paziti da ne dođe do curenja, jer je amonijak otrovan i smrdi. Projekt se bavi još jednim izazovom, osiguravanjem uklanjanje štetnih plinova dušikovog oksida iz ispušnih plinova kada se konzumira amonijak.
To je glavna tema u brodarskim krugovima.
- Amonijak se trenutačno smatra najučinkovitijim načinom dekarbonizacije pomorskog sektora, posebice pogona - rekao je Pestarino.
Zeleni amonijak
Projekt Engimmonia također namjerava transformirati tehnologije koje se koriste na kopnu u tehnologiju u obliku broda spremnu za morske uvjete. To zahtijeva strategije za recikliranje otpadne topline za električnu energiju i klimatizaciju. Postoje i praktični izazovi kao na primjer, gdje postaviti solarne panele na kontejnerske brodove, koji imaju vrlo malo slobodnih površina svojim današnji dizajnom.
Dovoljno je reći da će sam amonijak morati biti zeleni amonijak, proizveden iz obnovljivih izvora energije, na isti način na koji će se ukapljeni zemni plin u konačnici morati zamijeniti zelenim metanom. Trenutačno amonijak nije alternativa bez ugljika jer se za njegovo stvaranje koristi energija fosilnih goriva.
U tijeku su brojne inicijative za usmjeravanje pomorske industrije prema dekarbonizaciji, u skladu s ciljevima Europskog zelenog plana, plana da Europa postane prvi klimatski neutralni kontinent na svijetu.
- Slažemo sve dijelove slagalice kako bismo napravili održiv sustav za otpremnika - kaže Ansar.
SMM JE VODEĆI MEĐUNARODNI SAJAM POMORSTVA
Već šest desetljeća SMM je globalna platforma koja ističe najnovije inovacije i inicijative u industriji te potiče dijalog i suradnju.
Od 6. do 9. rujna 2022. stručnjaci iz pomorske industrije iz cijelog svijeta sastat će se u Hamburgu u Njemačkoj kako bi razgovarali o tome kako se pomorski sektor prilagođava društvu koje se brzo mijenja. Digitalna transformacija, klimatske promjene i zelena tranzicija zahtijevaju trenutačno djelovanje i inovativna rješenja.
Posjetite štand Europske komisije 203, dvorana A3 na sajmu SMM u Hamburgu od 6. do 9. rujna i saznajte više o radu EU-a na unapređenju zelenog, održivog, sigurnog i digitalnog brodarstva.
Više o ovogodišnjem sajmu SMM saznajte ovdje. Istraživanja u ovom članku financira EU, a članak je izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu EU-a za istraživanje i inovacije.