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氫燃料電池：海洋工業(yè)的零排放之路

發(fā)布時間：

2023-08-28

到目前為止，眾所周知的事實是，海洋工業(yè)對導(dǎo)致氣候變化的溫室氣體排放有顯著影響，而且隨著海上運(yùn)輸需求的增加，預(yù)計其影響也會加大。現(xiàn)在需要采取行動，大多數(shù)船舶運(yùn)營商正在采用或計劃零排放解決方案，以適應(yīng)即將到來的減排目標(biāo)。

氫燃料電池是一項關(guān)鍵的零排放技術(shù)，將成為現(xiàn)在和未來海洋工業(yè)脫碳的關(guān)鍵推動因素。

如今，氫燃料電池正在為世界各地道路上的數(shù)千輛商用車輛提供動力。現(xiàn)在，由于燃料電池在重型運(yùn)輸領(lǐng)域取得了成功，燃料電池也被集成到船舶中。2023 年，幾艘業(yè)界首創(chuàng)的氫動力船舶將首次下水，在海洋技術(shù)史上留下濃墨重彩的一筆。

氫和燃料電池對海洋工業(yè)的好處

如果我們要實現(xiàn)國際海事組織 (IMO) 設(shè)定的即將到來的氣候目標(biāo)，就需要幾種互補(bǔ)的零排放技術(shù)。例如，電池對于小型船舶和航線較短且一致的船舶來說是一個很好的選擇。然而，電池對于遠(yuǎn)距離作業(yè)的船舶也存在局限性，而這正是氫燃料電池發(fā)揮作用的地方。燃料電池動力船舶不會影響性能，因為與僅使用電池運(yùn)行的船舶相比，它們在加油前可以航行更遠(yuǎn)，行駛更遠(yuǎn)。

燃料電池產(chǎn)生與現(xiàn)代船舶電動和混合動力架構(gòu)兼容的直流電，并且可以并聯(lián)、可調(diào)度的配置部署，以滿足可變的電力需求。它是一種穩(wěn)定可靠的電源，船上幾乎不產(chǎn)生噪音或振動。

與化石燃料相比，氫燃料電池還可以為船舶運(yùn)營商提供長期成本節(jié)約和更低的總體擁有成本。盡管轉(zhuǎn)換為氫燃料電池的初始成本可能較高，但持續(xù)維護(hù)成本較低，因為它們需要很少的關(guān)注并且使用壽命較長。此外，隨著氫基礎(chǔ)設(shè)施的擴(kuò)大以及可再生能源生產(chǎn)更多氫，我們可以展望燃料成本更加穩(wěn)定的未來。

目前，立法更側(cè)重于總噸位超過 5,000 噸的大型船舶，但預(yù)計也會在渡輪、內(nèi)陸貨船和近海航運(yùn)等輕型船舶領(lǐng)域?qū)嵤┩瑯拥牧⒎ǎ袠I(yè)參與者已經(jīng)在解決這些問題。縱觀全球9萬艘船舶市場，仍有約8000艘5000總噸以下的船舶適合氫燃料電池集成。

燃料電池如何在船上工作？

燃料電池船由混合電力系統(tǒng)提供動力，該系統(tǒng)包括燃料電池和電池?zé)o縫地協(xié)同工作，以提供高效的零排放電力。混合動力系統(tǒng)旨在使燃料電池能夠在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行，以實現(xiàn)最佳燃料效率，并且電池的尺寸可滿足瞬態(tài)功率要求。

就像電池一樣，燃料電池通過電化學(xué)過程高效產(chǎn)生電力。不同之處在于，燃料電池的能量以氫燃料的形式單獨(dú)存儲。因此，如果有燃料可用，燃料電池模塊就會產(chǎn)生電力。其使用的唯一副產(chǎn)品是水、水蒸氣和熱量，當(dāng)使用可再生能源產(chǎn)生的氫氣作為燃料時，燃料電池解決方案是真正的零排放電源。

燃料電池準(zhǔn)備好用于海洋應(yīng)用了嗎？

燃料電池長期以來一直被認(rèn)為是海洋工業(yè)的一個有前途的解決方案。憑借成熟可靠的成熟技術(shù)，越來越多的燃料電池生產(chǎn)商正在致力于為船舶行業(yè)開發(fā)特定的解決方案。2020 年，巴拉德推出了其內(nèi)部開發(fā)的用于船舶應(yīng)用的 200kW 燃料電池模塊 FCwave，并于 2022 年 4 月獲得了全球首個 DNV 型式認(rèn)證。

該認(rèn)證確認(rèn)該模塊滿足海洋部門部署零排放運(yùn)營下一步所需的嚴(yán)格安全、功能、設(shè)計和文件要求。通過型式認(rèn)證，確保一次性設(shè)計和批準(zhǔn)避免重復(fù)設(shè)計審查，消除了采用的許多主要障礙。它降低了潛在影響產(chǎn)品安全的風(fēng)險，并簡化了集成規(guī)劃、復(fù)雜性和時間。

全球海運(yùn)運(yùn)營商依賴官方驗證來確保船舶及其關(guān)鍵部件符合監(jiān)管、技術(shù)、安全和環(huán)境要求。海船需要獲得船級社的認(rèn)證，以確保船舶的設(shè)計和工作完全符合船級社制定的標(biāo)準(zhǔn)。作為回報，運(yùn)營商不僅可以確保遵守嚴(yán)格的規(guī)則和規(guī)定，還可以得到公正的第三方的質(zhì)量標(biāo)志。因此，型式認(rèn)證對于建立全球市場信心非常重要，也是認(rèn)識到燃料電池作為船舶工業(yè)可行的零排放解決方案的重要一步。

讓燃料電池發(fā)揮作用！

幾艘業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的氫動力船舶將于今年下水。這是整個海洋行業(yè)合作伙伴多年發(fā)展的結(jié)晶。集成商、船舶運(yùn)營商、燃料電池供應(yīng)商和基礎(chǔ)設(shè)施提供商密切合作，開辟新天地，利用新技術(shù)推出零排放推進(jìn)解決方案。

自 2016 年以來，巴拉德參與了業(yè)界首個海洋項目，并開始在船上測試燃料電池。

今年，我們已經(jīng)看到 Norled 的 MF Hydra 下水，這是世界上第一艘液氫動力渡輪，在挪威運(yùn)營。2023 年下半年，我們將看到 FPS Waal（一艘將在荷蘭萊茵河上運(yùn)營的改裝貨船）以及 Zulu06（將在巴黎塞納河上航行的第一艘內(nèi)陸貨運(yùn)船 Zulu06）下水。所有三艘船均由巴拉德的 FCwave 燃料電池模塊提供動力。