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氫燃料電池：海洋工業(yè)的零排放之路

發(fā)布時(shí)間：

2023-08-28

到目前為止，眾所周知的事實(shí)是，海洋工業(yè)對(duì)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(jì)其影響也會(huì)加大?，F(xiàn)在需要采取行動(dòng)，大多數(shù)船舶運(yùn)營(yíng)商正在采用或計(jì)劃零排放解決方案，以適應(yīng)即將到來(lái)的減排目標(biāo)。

氫燃料電池是一項(xiàng)關(guān)鍵的零排放技術(shù)，將成為現(xiàn)在和未來(lái)海洋工業(yè)脫碳的關(guān)鍵推動(dòng)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(dòng)力?，F(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(dòng)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(duì)海洋工業(yè)的好處

如果我們要實(shí)現(xiàn)國(guó)際海事組織 (IMO) 設(shè)定的即將到來(lái)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(duì)于小型船舶和航線較短且一致的船舶來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的選擇。然而，電池對(duì)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(dòng)力船舶不會(huì)影響性能，因?yàn)榕c僅使用電池運(yùn)行的船舶相比，它們?cè)诩佑颓翱梢院叫懈h(yuǎn)，行駛更遠(yuǎn)。

燃料電池產(chǎn)生與現(xiàn)代船舶電動(dòng)和混合動(dòng)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(dòng)。

與化石燃料相比，氫燃料電池還可以為船舶運(yùn)營(yíng)商提供長(zhǎng)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?yàn)樗鼈冃枰苌俚年P(guān)注并且使用壽命較長(zhǎng)。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(lái)。

目前，立法更側(cè)重于總噸位超過(guò) 5,000 噸的大型船舶，但預(yù)計(jì)也會(huì)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⒎?，行業(yè)參與者已經(jīng)在解決這些問(wèn)題?？v觀全球9萬(wàn)艘船舶市場(chǎng)，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(dòng)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?；旌蟿?dòng)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(shí)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(guò)電化學(xué)過(guò)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(chǔ)。因此，如果有燃料可用，燃料電池模塊就會(huì)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(shí)，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(zhǎng)期以來(lái)一直被認(rèn)為是海洋工業(yè)的一個(gè)有前途的解決方案。憑借成熟可靠的成熟技術(shù)，越來(lái)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(gè) 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(yíng)下一步所需的嚴(yán)格安全、功能、設(shè)計(jì)和文件要求。通過(guò)型式認(rèn)證，確保一次性設(shè)計(jì)和批準(zhǔn)避免重復(fù)設(shè)計(jì)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(xiǎn)，并簡(jiǎn)化了集成規(guī)劃、復(fù)雜性和時(shí)間。

全球海運(yùn)運(yùn)營(yíng)商依賴官方驗(yàn)證來(lái)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(jí)社的認(rèn)證，以確保船舶的設(shè)計(jì)和工作完全符合船級(jí)社制定的標(biāo)準(zhǔn)。作為回報(bào)，運(yùn)營(yíng)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(duì)于建立全球市場(chǎng)信心非常重要，也是認(rèn)識(shí)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(dòng)力船舶將于今年下水。這是整個(gè)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(yíng)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(lái)，巴拉德參與了業(yè)界首個(gè)海洋項(xiàng)目，并開始在船上測(cè)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(dòng)力渡輪，在挪威運(yùn)營(yíng)。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(yíng)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(dòng)力。