Innowacyjne rozwiązanie wykorzystujące wodór może przyczynić się do ekologicznej transformacji transportu wodnego
Braki w zaopatrzeniu podczas pandemii COVID przypomniały nam o kluczowej roli transportu w handlu światowym. Presję na sektor, w tym zwłaszcza na żeglugę, zwiększa dodatkowo wzrost liczby ludności oraz rosnące zapotrzebowanie na energię i dobra konsumpcyjne. „Statki odpowiadają za przewóz blisko 90 % światowego handlu pod względem objętości i około 70 % pod względem wartości”, zauważa Igor Sauperl, koordynator projektu HyMethShip z austriackiego instytutu LEC. „Transport wodny pozostaje kluczowy dla globalnej gospodarki”. Jednocześnie świat uświadamia sobie pilną potrzebę podjęcia działań na rzecz ochrony klimatu. W przypadku sektora żeglugi oznacza to znaczne ograniczenie emisji gazów cieplarnianych i zanieczyszczeń wody. Przykładem działań z tym związanych jest przyjęcie w 2018 roku przez Międzynarodową Organizację Morską (IMO) rezolucji o zmniejszeniu emisji gazów cieplarnianych z transportu morskiego o 50 % do roku 2050. „Aby konieczna zmiana się dokonała, potrzebujemy kombinacji innowacyjnych rozwiązań, takich jak paliwa nowej generacji, nowe koncepcje napędu i ambitne przepisy”, wyjaśnia Sauperl. „Obecnie trwają prace nad kilkoma możliwymi rozwiązaniami, do których należy system HyMethShip”.
Wodorowy transport wodny
Rozpoczęty w lipcu 2018 roku ambitny projekt HyMethShip miał na celu radykalne zmniejszenie emisji i poprawę efektywności statków dzięki opracowaniu systemu bezemisyjnego spalania wodoru w silniku spalinowym. Proponowane rozwiązanie polega na zamianie metanolu na wodór, który jest następnie spalany w silniku zmodernizowanym pod kątem spalania różnych rodzajów paliwa i zoptymalizowanym specjalnie pod kątem wykorzystania wodoru. Realizacja tego skomplikowanego i trudnego celu wymagała współpracy przemysłu i instytucji badawczych z różnych krajów Europy. „Wśród partnerów projektu znaleźli się reprezentanci całego łańcucha wartości, od producentów silników i dostawców komponentów po projektantów statków, stocznie i stowarzyszenia klasyfikacyjne”, dodaje Sauperl. Układ spalania zasilany wodorem opracowano z wykorzystaniem symulacji trójwymiarowych i badań eksperymentalnych przeprowadzonych na jednocylindrowym silniku badawczym. Technologia ta została następnie zademonstrowana na suchym lądzie przy użyciu typowego (i nadającego się do łatwej rozbudowy) silnika morskiego – dużego silnika o mocy 2 MW. Równolegle opracowano reaktor membranowy do reformingu parowego metanolu i separacji wodoru. Silnik i reaktor zostały następnie zintegrowane z technologią odzyskiwania ciepła i wychwytywania dwutlenku węgla, co pozwoliło uzyskać znaczną efektywność energetyczną i ograniczyć emisje. Oceniono takie aspekty jak instalacja, integracja i obsługa na statku, a także oddziaływanie na środowisko.
Wzmocnienie europejskiej żeglugi
Szczegółowe testy na lądzie potwierdziły ogromny potencjał systemu HyMethShip. W fazie testowej wskazano również obszary wymagające dalszych ulepszeń. „Eksploatację silnika przy zasilaniu czystym wodorem osiągnięto przy zachowaniu zgodności z limitami emisji IMO”, mówi Sauperl. „Wykazaliśmy także, że membrany węglowe pozwalają uzyskać strumień wodoru o wysokim stopniu czystości”. Z tych względów zespół wyraża przekonanie, że koncepcja HyMethShip przyczyni się do znacznego ograniczenia emisji CO2 w sektorze żeglugi – zwłaszcza średnio- i dalekobieżnej – w sposób ekonomiczny. „Zastosowanie ekologicznych paliw wodorowych w silnikach okrętowych otworzyłoby nowe możliwości na rynku zdominowanym obecnie przez paliwa kopalne”, dodaje Sauperl. Kolejnym krokiem będzie opracowanie pełnowymiarowego rozwiązania okrętowego, które zostanie przetestowane i wypróbowane na pokładzie statku. „Zamontowanie systemu na statku przekracza możliwości finansowe obecnego projektu”, tłumaczy Sauperl. „Aktualnie we współpracy z kilkoma konsorcjami analizujemy kilka potencjalnych scenariuszy, a dziewiczy rejs planowany jest na 2025/2026 rok”. Opracowując całkowicie nowe podejście do napędu statków, oparte w całości na energii odnawialnej, projekt HyMethShip niewątpliwie walnie przyczyni się do rozwoju technologii transportu wodnego. „Tego rodzaju zrównoważone rozwiązania pomogą zwiększyć europejski potencjał innowacyjny i jeszcze bardziej wzmocnią konkurencyjność naszego przemysłu żeglugowego”, mówi Sauperl.
Słowa kluczowe
HyMethShip, statek, transport, emisje, wodór, metanol, energia, odnawialne
