氢燃料船舶驱动装置 – 在未来实现无排放海上交通

对于无排放水上交通而言,氢燃料船舶混合动力驱动装置绝对是有前途的解决方案。在众多替代性驱动技术当中,其普及程度还远不及柴油及燃气发电机。但其发展势头却着实迅猛。这同样也要归功于众多研究和促进项目,这些项目旨在让氢燃料成为可行的船舶驱动系统。对于水上交通而言,氢燃料是前景美好的能量载体。

凭借电驱动技术领域的丰富经验,我们始终精准聚焦于新技术的研发。

Baumüller 是造船厂、系统集成商和船主的合作伙伴,同时也是成套系统供应商。

船舶的氢燃料驱动装置具体如何工作?

氢燃料船舶驱动装置对于在此基础上的船舶驱动装置,基本上始终是一台集成在传动系中的电动机。该驱动装置的能量由燃料电池产生。燃料电池是能量转换器,将一种燃料,例如氢气和一种氧化剂进行反应,例如氧气。并且,将产生水、电能和热能。对于船舶驱动装置而言,所谓的燃料电池内部反应是自动进行的,并且无需人工引发,但需要进行催化。只需持续从环境中送入氧气,并送入氢气。氢气必须存储起来,并由船舶上的压力或制冷罐携带。除了燃料电池以外,同样也存在氢燃料发动机。此处,电能的产生与实用化石能量载体的传统发电机类似。并且,氢燃料可作为气体使用,或者与一种载液结合进行使用(例如:有机液态储氢技术)。

我们的电动机上使用氢燃料

由于氢燃料船舶驱动系统是一台或者多台电动机,因此 Baumüller 对研发非常感兴趣。此处涉及的是我们的核心专业技能。我们制造非常高效的电机,包括配套变频器和对应的控制系统。由于能个性化灵活匹配现有系统,因此我们的电动机同样也能用于船舶上的氢燃料驱动装置。今天,我们的电驱动装置和混合动力装置已经用在很多氢燃料车辆上。我们已经成功实现了 80 多条船舶的电气化。

燃料方面的挑战:运输、存储、基础设施

一大问题是燃料本身及其存储和运输。这些因素形成了巨大的挑战。移动交通领域,现如今存在多种实用的存储衍生方式。其中有两种特别普及:

  • 压缩气体存储
  • 液化气存储

替代文本:船舶驱动装置用氢燃料压力罐如果是压缩气体存储,会将氢气存储在压力罐中。并且,主要问题是储罐的空间需求。为了达到和重油或者柴油差不多的续航里程,必须大幅度压缩氢气。压缩比越高,船舶上的所需空间就越少。但并不能无限制地压缩。这一方面取决于储罐结构型式的承压能力,另一方面则要考虑到压缩需要消耗的能量。

在气候足迹及可持续性方面,氢燃料在总体上为船舶驱动提供了巨大的潜力。

最大化压缩的情况下,氢气呈液态形式。这样,就可以优化空间利用效率。为此,需要特别低的温度。-253 摄氏度条件下,氢元素会液化,并可以存储在冷冻罐中,非常方便运输。不过,所谓的蒸发损耗是在所难免的。如果制备后需要长期储存,则这会形成一定的问题。理想情况下,需要在港口或者靠近港口的地方建设相应的基础设施,用来制备低温液氢。

尽管挑战巨大,但可以这样说:已经取得了长足进步。对于和氢燃料驱动相关的技术,欧洲,尤其是德国十分鼓励相关的研究与开发。其中同样也包括智能且高效的存储及运输解决方案,它们目前都在紧锣密鼓地推进中。在此基础上,船舶驱动技术领域的前景可谓非常喜人。

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Stefan Krahn Global Sales Director
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氢燃料混合动力驱动系统的特征和优点

和其他移动交通方式一样,氢燃料船舶驱动装置具有类似优势。最重要的是环保性。使用驱动装置时,不会产生影响气候或者环境的排放。仅在制备和存储的过程中必须使用能量。但这些能量能以绿色方式获取。尤其是对于海上船舶交通,特别适合使用风能。这样,驱动装置在前景方面可以为船舶交通实现气候中和。

其他优势包括:

  • 气候中和
  • 船舶的续航里程不受限制
  • 中期来看具有显著降低成本的前景
  • 相较而言,更安全且事故少
  • 能方便地扩展 DC 混合动力系统

除此以外,另一大优势是可以连续运行,不像纯电驱动装置那样存在充电间隔。随着低温或者高度压缩氢气技术的日臻完善,使用氢燃料船舶驱动装置可以实现优异的续航里程。一旦建设了对应的基础设施,那么加注过程可以快速进行,并且可以在装卸货或者其他靠港作业过程中方便地开展。

应用领域 - 适用性和挑战

氢燃料船舶驱动装置的应用领域十分广泛。其中就包括停靠点固定的渡船。这样,就可以确保燃料制备和加注的效率。这一点同样也适用于补给船只,能源企业使用这种船只为离岸风力发电场或者钻井平台提供补给。

氢燃料和燃料电池:面向船舶交通的清洁能源

在成本、气候足迹及可持续性方面,氢燃料在总体上为船舶驱动提供了巨大的潜力。除此以外,还有众多其他优势,包括良好的安全水平。而剩下的挑战则涉及氢燃料的制备、运输和存储。它们在技术上虽然不成问题,但必须实现经济性。此处,人们同样也走在一条理想的道路上,甚至能实现成本降低。Baumüller 持续跟上发展的脚步,并且愿意为实现面向未来的技术做出自己的贡献。凭借我们现有的海事服务和电动机领域丰富的经验,我们已经整装待发。

参考:

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