Твердая экономика твердых элементов

Наиболее перспективным и универсальным способом снижения экологических и экономических рисков, связанных с морскими грузоперевозками, может стать электроэнергетика на основе твердополимерных и твердооксидных топливных элементов.

Суда на батарейках


Мировой объем морских грузоперевозок остается на высоком уровне и, несмотря на снижение темпов роста, сегодня демонстрирует исторический максимум. Его объем превышает 11 млн тонн в год. Судоходные компании заинтересованы в снижении стоимости эксплуатации транспортных судов, основную часть которой составляют расходы на топливо.

Судовладельцы также должны руководствоваться нормативными ограничениями на вредные выбросы, которые регулярно ужесточаются. Так, например, с 2020 года вступают в силу новые требования IMO по содержанию в судовом топливе серы (снижение до 0,5 %). Экономика морских грузоперевозок требует неизбежного пересмотра и основным трендом для повышения ее конкурентоспособности становится внедрение современных технологий, в том числе и области бункеровки.

Методы повышения энергоэффективности судов путем совершенствования энергоустановок, основанных на принципах машинного преобразования энергии, себя, по сути, исчерпали.

Директор по морской технике Регистра Ллойда Том Бодли называет ключевыми направлением в поиске более эффективных технологий для судостроительной промышленности перевод судов на перспективные виды топлива и, как следствие, создание новых энергетических установок и судовых конструкций.

Альтернатив СПГ не так много. Не принимая в расчет единичных решений, за СПГ по уровню распространенности и степени научной обоснованности следуют метанол, биотопливо и электроприводные системы с топливными элементами.

Наиболее перспективным и универсальным способом снижения экологических и экономических рисков, связанных с морскими грузоперевозками, может стать электроэнергетика на основе твердополимерных и твердооксидных топливных элементов.

Облик энергоустановок на топливных элементах формируется, в основном, двумя технологиями – электрохимического генератора и систем хранения или получения водорода.

Батареи топливных элементов с протонообменной мембраной мощностью до 50 кВт и малошумные, экологически чистые энергетические установки мегаваттного класса на их основе, работающие на природном газе и воздухе, предназначены для энергообеспечения судов различного типа и морских газодобывающих сооружений.

Водородные топливные элементы производят электроэнергию без процесса горения, что исключает вредные для окружающей среды выбросы. Получаемое количество электроэнергии из водорода может достигать 70%, что даже теоретически невозможно в тепловом цикле. К тому же топливные элементы данного типа могут работать без использования драгоценных металлов в качестве катализаторов в электрохимической реакции. Кинетика электрохимического окисления водорода быстрая, даже при низких температурах, а следовательно его можно использовать без трудоемкой предварительной обработки.

К числу прочих преимуществ использования энергетических установок с топливными элементами относятся низкие вибро-шумовые характеристики, которые позволяют снизить не только уровень производственного, транспортного и бытового шума судовых конструкций, но и повысить их прочность.
Также очень привлекательным для судовладельца станет длительный необслуживаемый период (6–12 месяцев).

Главным преимуществом технологии топливных элементов является возможность переоснащения уже построенных судов практически всех классов (вместо дизель-генератора ставится электрохимический генератор). Создание новых проектов также не требует существенного конструкционного пересмотра.

Пока нет единственно верного и оптимального сочетания системы топливных элементов и резервуаров для хранения топлива. Полный отказ от жидкого бункера в пользу электроэнергетики пока только планируется. Учитывая постоянный рост количества научных публикаций (российских и зарубежных) свидетелями данного перехода могут стать уже представители нашего поколения.
Некоторые проекты уже сегодня готовы к коммерческому использованию, правда, для крупномасштабных морских объектов, к которым относятся транспортные суда, готовых технических решений в России пока нет, причем даже на стадии ОКР. Научные инновационные разработки в области водородной энергетики являются дорогостоящим и требуют дотаций. Внедрение новых технологий должно осуществляться комплексно, чтобы избежать скачков цен при переходе на новые виды энергетических установок, необходим пересмотр существующих нормативных документов, а также действующих налоговых тарифов.

При государственной поддержке в процессе переоборудования технических объектов (в том числе судов) новыми источниками энергии, переход на «зеленое» топливо будет не просто экономически выгодным, но и максимально оперативным.

Данная практика успешно реализуется в передовых странах, борющихся за экологию, в первую очередь в Японии. В США внедрение топливных элементов на суда планируется массово начать с 2025 года.

Андрей Крулев.

Ссылка по теме:

В жизнь без серы нету веры? >>>>