瑞典PowerCell和挪威造船廠Havyard Group正在合作開發(fā)零排放燃料電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)將來可安裝在Havila Kystruten渡輪上。
PowerCell和Havyard聯(lián)合設(shè)計(jì)的系統(tǒng)解決方案將基于幾個(gè)并聯(lián)的200千瓦腌制燃料電池系統(tǒng)模塊，總功率為3.2兆瓦。儲(chǔ)氫系統(tǒng)則由Linde Engineering提供。
PowerCell首席執(zhí)行官PerWassén表示：“通過此次合作，PowerCell將成為開發(fā)有史以來功能最強(qiáng)大的海上燃料電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和技術(shù)規(guī)范的一部分。”
該項(xiàng)目的實(shí)施，將為在海運(yùn)中使用氫能源船舶提供示范案例，推動(dòng)航運(yùn)零排放進(jìn)程。據(jù)報(bào)道，該氫燃料電池系統(tǒng)預(yù)計(jì)將于2022年底投入使用。
挪威造船廠Havyard的大型船舶氫燃料系統(tǒng)設(shè)想圖
今年3月，運(yùn)輸和通信部授予Havila Kystruten AS一份招標(biāo)，要求在卑爾根和Kirkenes之間運(yùn)營四艘船。航行于2021年1月開始，合同期限為10年。
Havyard表示，如果大型船舶需要進(jìn)行長距離、零排放的高速航行，電池解決方案由于能量密度等問題不能滿足要求。相反，以氫為燃料的燃料電池是一種有前景的解決方案，Havyard集團(tuán)與Havyard Design＆Solutions和挪威電氣系統(tǒng)（NES）合作，正在開發(fā)一種將成為船舶同類產(chǎn)品中最大的系統(tǒng)。
根據(jù)國內(nèi)純電動(dòng)船舶實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，純電動(dòng)汽車“續(xù)航短”的問題在純電動(dòng)船舶上也是硬傷，難以滿足長距離、大噸位的航運(yùn)需求。以廣州兩千噸級(jí)電動(dòng)船，搭載了26噸重的電池，續(xù)航為80公里，充電時(shí)間為2小時(shí)，只能適合短途船運(yùn)。
廣州兩千噸級(jí)純電動(dòng)船舶
氫氣系統(tǒng)的開發(fā)是PilotE項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目由Havyard公司以及SINTEF和Prototech研究機(jī)構(gòu)共同合作。今年早些時(shí)候，Havyard與SINTEF Ocean簽署了一項(xiàng)為期三年的研究計(jì)劃的協(xié)議，該計(jì)劃包括船舶設(shè)計(jì)，混合動(dòng)力機(jī)械解決方案和系統(tǒng)數(shù)字化。（Pilot-E是挪威研究委員會(huì)，創(chuàng)新挪威和Enova之間的合作。）
Linde Engineering和PowerCell Sweden分別作為儲(chǔ)氫系統(tǒng)供應(yīng)商和燃料電池供應(yīng)商。Havyard將與PowerCell、Linde一起設(shè)計(jì)氫能船舶解決方案，并朝著船舶系統(tǒng)認(rèn)證邁出第一步。
該解決方案將提供給Havila Kystruten進(jìn)行改裝（Havila Kystruten是一家挪威的客滾船公司）。借助氫能，一艘Kystruten船有望在沿海路線零排放地從卑爾根航行到基爾肯內(nèi)斯，因此，經(jīng)過聯(lián)合國教科文組織世界遺產(chǎn)峽灣的航行將實(shí)現(xiàn)零排放。
對(duì)于氫氣安全，Havyard項(xiàng)目經(jīng)理克里斯蒂安·奧斯內(nèi)斯（Kristian Osnes）表示，Linde的參與將確保為船上氫氣存儲(chǔ)和使用的安全?！拔覀円恢抡J(rèn)為這將非常具有挑戰(zhàn)性?！?
Osnes表示燃料電池與NES在許多渡輪項(xiàng)目中已經(jīng)使用的電池技術(shù)有相似之處，但是，氫氣供應(yīng)物流系統(tǒng)和解決方案的相關(guān)法規(guī)應(yīng)盡快制定。“氫能系統(tǒng)的相關(guān)安全法規(guī)尚未制定，我們很高興能讓林德加入其中，這將是一個(gè)挑戰(zhàn)?！?
燃料電池船舶的優(yōu)點(diǎn)
國內(nèi)實(shí)踐項(xiàng)目案例表明，燃料電池船舶優(yōu)勢(shì)在于污染小、噪音低、維護(hù)成本低、可模塊化、效率高等幾個(gè)方面：
1、 污染小
船用氫燃料電池使用氫作為燃料，可實(shí)現(xiàn)零排放，即使使用混合動(dòng)力，也能大幅減少污染，如圖3。
2、 噪音低
傳統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)工作時(shí)振動(dòng)大，噪音高。燃料電池屬于靜態(tài)能量轉(zhuǎn)換裝置，運(yùn)行時(shí)僅有空氣壓縮機(jī)和冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的輕微的振動(dòng)和噪音，為船員與乘客帶來更舒適的體驗(yàn)。
3、效率高
柴油機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)的能量轉(zhuǎn)換率一般在25%-40%，而氫燃料電池的能量轉(zhuǎn)換率一般為40%-50%。高能量效率帶來高經(jīng)濟(jì)性，從圖6可以看出，燃料電池系統(tǒng)的燃料消耗量要優(yōu)于常用的柴油機(jī)系統(tǒng)。
4、維護(hù)成本低
相比內(nèi)燃機(jī)，燃料電池的設(shè)備自動(dòng)化程度高， 維護(hù)保養(yǎng)方便。巴拉德認(rèn)為，自動(dòng)化的燃料電池系統(tǒng)幾乎不需要專門維護(hù)，維護(hù)成本低(燃料電池系統(tǒng)可重建)。同時(shí)由于燃料電池系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件少，可靠性大大提高。
5、可模塊化
燃料電池的模塊化程度高，可以很方便設(shè)計(jì)其容量大小，以匹配負(fù)載的要求。同時(shí)系統(tǒng)的效率與系統(tǒng)的大小無關(guān)，因此在一定范圍的負(fù)載（額定功率３０％～１００％）下均可維持燃料電池系統(tǒng)的效率。
