Propulsión de hidrógeno: "Nada compite con esto"

Primero en el mundo: se prevé una primera operación de ferry híbrido de hidrógeno que comenzará en 2022 con la contención de hidrógeno en la parte superior. Imagen: NCE Maritime CleanTech

Flotas de hidrógeno: otros diseños de embarcaciones vinculados a la cadena de suministro con sede en Noruega son el Short Sea Pioneer (arriba) y el Zeff diseñado por Selfa, abajo.

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Después de empujar a los conductores al biodiesel (prohibido en algunas ciudades europeas) y luego enviar a los propietarios a motores de gas natural (antes de reducir los incentivos), Oslo ahora patrocina el almacenamiento de energía marina. Sin embargo, compartir los subsidios es un impulso paralelo sincronizado con la Unión Europea y dirigido a fomentar los primeros proyectos de hidrógeno marino. Noruega espera casarse con el almacenamiento de energía electroquímica y el hidrógeno líquido o las celdas de combustible para liderar el mercado. Fácilmente disponible en teoría, el lugar del hidrógeno en la propulsión ahora estará determinado por los primeros proyectos.

La primera estación de servicio de hidrógeno en Noruega puso en marcha su primer autobús público en 2012. Eso siguió a un estudio de hidrógeno realizado en 2000. "Las cosas se mueven rápido", dice el principal consultor de hidrógeno de DNV GL, Gerd-Petra Haugom. Ella dice que la conciencia de la batería marina realmente despegó en 2011, también sobre los resultados de los estudios. Desde que la Organización Marítima Internacional revisó su estrategia de reducción de gases de efecto invernadero en abril de 2018 y se comprometió a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 50 por ciento para 2050, la búsqueda de una verdadera propulsión marina sin emisiones también ha despegado.
Para apresurar lo que Haugom llama los "proyectos" de vanguardia, las cadenas de suministro cercanas a la costa y oceánicas se están uniendo por el hidrógeno en tierra y los actores del sector automotriz dispuestos a resolver "hidrógeno como combustible (marino)" y "transportadores de hidrógeno" marinos.

Dada la influencia de DNV GL en Noruega, es posible que el entusiasmo visible de Haugom por el hidrógeno haya ayudado a Oslo a decidir financiar de dos a cinco proyectos de transbordadores de propulsión de hidrógeno. Al menos uno de estos también es un "proyecto de ferry rápido" financiado por la UE, y tiene una cadena de suministro designada correspondiente para las necesidades de infraestructura anticipadas del tránsito de hidrógeno. El mismo realismo frío que vio a la UE y a Noruega promover primero y luego abandonar el biodiesel y el GNL en un lapso de 15 años, ahora entregará hidrógeno por compresión o refrigeración a -265 grados Celsius.
"Se prefieren las baterías cuando funcionan, pero es necesario tener energía eléctrica disponible", dice Haugom, y agrega que el hidrógeno es el combustible que contiene la mayor cantidad de energía por kilogramo. “Nada puede competir con el hidrógeno por la densidad de energía. Pero, tienes que contenerlo. El desafío es presionarlo. La contención se vuelve pesada.

El hidrógeno, hoy en día, se usa principalmente en la producción de fertilizantes. Capturar el hidrógeno de la quema de combustibles fósiles o de "depurar" las emisiones industriales es una forma de obtenerlo, pero los críticos dicen que socavaría las credenciales verdes del hidrógeno como combustible. Caminarlo a Noruega tampoco lo hará. Por ahora, el suministro de hidrógeno se ve "sin resolver".
Stavanger a Londres: un barco de cercanías de ferry rápido, el Urban Water Shuttle es un proyecto conjunto UE-Noruega. Imagen: NCE Maritime CleanTech Urban Water Shuttle
Sin embargo, en una era de "diseñar su camino hacia el mercado", Europa y Noruega esperan efectos comerciales a gran escala con un ferry rápido llamado Urban Water Shuttle, o UWS, que tiene como objetivo "vincular" a los pasajeros en Stavanger, Londres y Bélgica en un esfuerzo común llamado el proyecto TrAM. El UWS "totalmente eléctrico", o al menos TrAM, es un proyecto de investigación de la UE de 12 millones de euros destinado a resolver una serie de problemas relacionados con los combustibles de hidrógeno para buques de pasajeros: desde la capacitación hasta el uso en un entorno urbano. El animador de TrAM, NCE Maritime CleanTech, también conocido como el grupo de proveedores de cero emisiones de Noruega, se centra en hacer que el transporte "modular" de UWS se construya fácilmente y se adapte perfectamente al tráfico de pasajeros en tierra.

Sin embargo, se espera que el resultado principal sea una rápida transferencia de UWS a través de aguas protegidas desde la ciudad petrolera de Stavanger hasta una aldea costera. La visión de los diseñadores invitados es un sistema de propulsión que utilizará una celda de combustible de hidrógeno o un motor de hidrógeno para cargar las baterías del ferry. Del mismo modo, Maritime CleanTech y DNV GL también están guiando a los proveedores hacia el desarrollo de un buque de suministro de plataforma operado por hidrógeno para petróleo y gas en alta mar: Equinor y Wärtsilä fueron incluidos como partes en el PSV. También hay un proyecto de portacontenedores y varias variantes de ferry y ferry rápido.
Servo

Un negocio del conglomerado noruego, Hydro, es visto como un posible proveedor de combustible de hidrógeno. Se entiende que el patio local Fjellstrand está construyendo el UWS. Se entiende que los temas Clippers y Waterwegen & Zeekanal están interesados en compartir experiencias y tal vez obtener un ferry, y al menos tres universidades del borde del Mar del Norte están involucradas en estudios de tránsito.

El integrador de potencia del sistema, Wärtsilä, en el PSV, el concepto de contenedor Short Sea Pioneer y el transbordador rápido, y el equipo propulsor, Servogear, son clave para el ferry rápido, y el concepto de un buque de hidrógeno es el objetivo inmediato. El director gerente de Servogear, Torleif Stokke, confía en que sus hélices y ejes darán al UWS una propulsión más silenciosa. Al igual que las baterías marinas, sus palas de hélice de alto tornillo pueden significar ahorro de combustible, menos ruido y motores más pequeños. "Podemos trabajar con cualquier proveedor de motores, ya sea batería, hidrógeno o diesel", dice un vertiginoso Stokke. Proveedor de muchos proyectos de ferry noruegos y extranjeros; El barco de observación de ballenas y el barco de pesca, se sabe que los propulsores de Stokke proporcionan el tipo de patada que permite que los barcos que alguna vez necesitaron 5.7 MW de potencia del motor funcionen con 3.7 MW.

Si bien eso es "verde", Stokke dice que un recipiente híbrido de batería de hidrógeno es "más verde", aunque cuando se trata de híbridos de batería de hidrógeno, como el concepto UWS, parece propenso a pensar que las baterías no se usarán para operaciones de alta velocidad . Si bien eso es una ligera divergencia de lo que DNV GL afirma espera que todo eléctrico sea todo lo que necesita, Stokke ya es una estrella de cero emisiones: además de su negocio de hélices orientado a la exportación del 70 por ciento, en marzo de 2019 también se produjo el primer ... El servicio de ferry eléctrico comienza en Haugesund con sus cuchillas silenciosas a bordo. También hay un contrato de embarcación de observación de ballenas, donde el motor ofrece 25 minutos de batería híbrida y hasta 8 kWh de potencia durante 10 horas.

Él admite que la idea de UWS es la "más verde" todavía. Él ve muchos desafíos. ¿Qué tipo de hélice tendrá el viajero rápido? “Esa es nuestra IP principal. ¿Qué es la tecnología de hélice? Será una hélice de tracción, por lo que siempre tendrá condiciones óptimas ”, dice. El motor principal estará propulsado por hidrógeno con un paso controlado para controlar la carga: "No sabemos exactamente cómo hacerlo, pero tenemos que reducirlo". Curiosamente, Haugom dice que prevé una carga de motor de hidrógeno más pequeña. Las baterías de un motor eléctrico mucho más grande.

Verde, más verde, más verde
Stokke a veces se ha preocupado por el "verde" del proyecto. “Mientras el hidrógeno se produzca a partir de una fuente limpia, las operaciones estarán limpias. Soy optimista de que lo serán ". Él dice que sabe que" las fuentes de hidrógeno líquido (programadas) son solo de Europa (y) de tres fuentes: combustible fósil, gas GNL y enviado aquí por camiones ". Todos están dispuestos a resolver el problema del suministro de hidrógeno lo antes posible. El contrato del operador del ferry exige que, "dentro de tres años, el hidrógeno debe ser verde", como en la captura local de hidrógeno en la planta de gas o en la producción de amoníaco, no en los gases de combustión del continente.

Maritime CleanTech afirma que la cadena de suministro está "al borde de una revolución del hidrógeno". A fines de 2019, Oslo también promete una nueva estrategia de hidrógeno para salvaguardar la revolución. Aún así, Servogear puede esperar trabajar con Norled en el primer ferry híbrido de hidrógeno de Noruega (y el mundo) (no "rápido", como en el UWS); con su diseñador LMG Marin y con un astillero local o internacional sin nombre. Uno de los dos transbordadores eléctricos designados tendrá el manejo y almacenamiento de hidrógeno en la parte superior. Como dice Haugom de DNV GL, el problema es la "contención". En caso de una fuga de hidrógeno, el gas escapa al aire en lugar de presentar un riesgo de concentración (explosión).

El primer ferry de hidrógeno de Norled recorrerá en 2022 un cruce de cuatro paradas desde el muelle en un lugar llamado Hjelmeland, donde se ubicará un sitio de almacenamiento y una estación de servicio. Cada tercera semana, el ferry H tomará cuatro toneladas de hidrógeno, dicen los cronistas de NCE. Para comenzar, el hidrógeno líquido se entregará de "fuentes internacionales". A partir de 2023, utilizarán hidrógeno local. El ferry H obtendrá el 50 por ciento de su potencia de una celda de combustible de hidrógeno. Si bien no es el ferry rápido impulsado por hidrógeno conceptualizado para el UWS, es un comienzo. El DNV GL de la clase seguirá "para hacer frente a un conjunto completamente nuevo de riesgos y desafíos que trae el hidrógeno", sin mencionar la ayuda para "todos los certificados y aprobaciones" necesarios para operar una embarcación con motor H. DNV GL ya ofrece una directriz para ayudar a que su embarcación reciba hidrógeno.

Para Stokke, el UWS y el ferry híbrido de hidrógeno Norled son "los próximos electro pods". Aunque todavía es un concepto, dice que sabe que los socios de NCE construirán los buques. "Nosotros, como empresa, tenemos la suerte de que el enfoque en los conceptos de energía haya aumentado tanto".
Si hay dudas, se deriva de los permisos de hidrógeno y del "abandono" de GNL de Oslo, un combustible que una vez apoyó hasta la empuñadura, como lo hizo la UE. Mientras tanto, Oslo está programado para convertir en energía de batería 21 transbordadores de 72 GNL impulsados por GNL en operación.

Por ahora, el objetivo con los híbridos de hidrógeno rápidos es un modesto 1.5 horas sin carga. Esa no es exactamente la visión de Haugom. Ella ve un motor de hidrógeno más pequeño que llena la batería del barco mientras los pasajeros leen su aplicación de noticias favorita.

"No es necesario bunker o carga cada vez". A partir de 2030, ve almacenamiento, presurizado, no refrigerado, de hidrógeno líquido a bordo, a medida que emergen buques híbridos rápidos de próxima generación con celdas de combustible de hidrógeno y / o un motor de hidrógeno.

“¿Necesita un suministro de hidrógeno comprimido?” Es una de las preguntas que DNV GL y otros aún tienen que resolver. Y luego están los diferentes tipos de celdas de combustible de hidrógeno.

Cuando se trata de hidrógeno, no contengas la respiración.