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燃料電池很快会用于船舶推进吗?
發布时间:2019-03-13 09:31:00

燃料電池很快会用于船舶推进吗?


對于大多數人來說,挪威因其鼓舞人政治體系和風景如畫的峽灣而聞名,但事實上,挪威正大力推進可持續航運研發,以期成爲全球海事領域領導者。挪威不久前承諾,到2026年消除海灣地區的航運排放。


为此,瑞士技术巨头ABB正与欧洲最大的独立研究机构之一SINTEF展开合作,测试氢燃料電池作为船舶推进能源的可行性。

 

ABB和SINTEF的合作項目于2018年11月啓動,當前仍處于初期階段,但合作雙方對合作前景充滿期待,預計世界上第一艘氫動力渡輪將于2021年在挪威西海岸開始運營。

 

從無到有的研發研發探索

 

现阶段,SINTEF挪威特隆赫姆实验室的研究人员,正在尝试扩大和优化燃料電池和电池组合,为氢能技术未来的海上应用奠定基础。

 

“必須要接受的現實是,當前船舶用氢燃料電池的安装规模非常小,仅约100千瓦,关于燃料電池的海上应用性能,没有任何有效的实际经验数据能提供参考。”

 

SINTEF海事能源系统研究经理Anders Valland表示:“目前氢燃料電池可见的潜力是,在纯电池续航不足的情况下,可作为距离扩展器。这适用于低速或短距离航行的较小船只。”

 

因此研究部门的关键目标是实现氢燃料電池技术在大型、兆瓦级系统以及海事部门中的运用。

 

ABB Marine & Ports全球储能和燃料電池产品经理Jostein Bogen补充:“另一个研发的关键目标是,如何优化燃料電池堆的效率、可靠性和寿命,以及加强对燃料電池装置、能量储存的掌控。”

 

現有的研發方式是,通過建模和模擬,使用實驗室以及可執行X-in-the-loop測試的模擬器,在引入實際系統之前,探索不同的船舶應用情景及對應能量系統配置情況。

 

目前,研發團隊已經建造了一所全新的燃料電池實驗室,用于客船大型氫動力解決方案研發,作爲船上現有推進系統的附加裝置,協助海上混合能源系統實驗室的研發工作。


無法回避的4大技術障礙

 

由于全球海事用燃料電池技术、研发、推广经验都十分有限,ABB和SINTEF的研发合作也承受着来自安全、系统平衡、能耗平衡、基础设施缺失等方面的众多技术考验。

 

首当其冲的是燃料電池堆栈的大小、以及相对简单的系统平衡问题。根据Valland的说法,对于拥有多个燃料電池的系统来说,保持燃料電池的平衡将尤为重要。

 

與此同時,“必須妥善地解決安全問題。”Valland表示:“有幾個倡議正在研究這一問題,這可能最引起國際海事組織(IMO)IGF規則的更新,包括船用氫氣規則。”

 

此外,盡管環境的影響非常小,但船用氫能的能耗量非常大。“氫氣每千克能量含量非常高,但其密度特性意味著即使是最稠密的液體形式,每立方米氫也只能獲得80千克燃料。”Valland表示:“從能源的角度看,這意味著氫氣的能量比當前所知的任何燃料都要少。”

 

基础设施和价值链的缺失同样对船用燃料電池的开发造成阻碍,甚至影响ABB和SINTEF的研发合作项目进展。


Bogen直言,当前海上燃料電池的运用局限性在于扩大氢气供应链,包括对大型液化氢(LH2)运输解决方案、氢气大规模车载存储技术的研发不足。


具有巨大潛力的“邊緣概念”

 

尽管如此,船用燃料電池技术正在获得越来越大的关注。

 

Bogen表示:“盡管存在現實困難,但海洋産業的氫能應用前景仍十分誘人,大量客戶正在尋求減少排放的解決方案。在這個項目中,重要的是與不同的船主合作,以便于測試各種船舶操作,並嘗試不同的發電廠配置和控制策略。”

 

当然,挪威政府也对船用燃料電池项目开发给予了大力支持,包括政策的倾斜以及公共拨款。

 

但由于安全、基礎設施、可用性和成本的問題仍懸而未決,航運業的整體回應顯得冷靜,這讓國際範圍內,氫能在海事領域的開發應用呈現出微妙的“邊緣概念”。

 

在实现可持续运输看起来仍漫长和困难的情况下,特隆赫姆的研究人员计划将开发重点放在燃料電池寿命,以及未来2-3年的控制系统优化上。研究人员、政府和行业的合作也将被进一步强调。

 

盡管看起來困難重重,但Valland仍表示:“一旦未來某個時間開發出豐富的零排放能源,氫氣可能會成爲重要的能源載體,對海運業産生更大的影響。”


稿件来源: OFweek氢能
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