Електрически кораби Защо по-малко дизел скоро ще се използва в открито море - WiWo

Дизелът също се превръща в екологичен проблем в морето. С електрически задвижвания за фериботи и луксозни крайцери, корабните компании искат да променят курса - поне частично.

Нови светове: пътниците на MS Roald Amundsen, тук симулация, скоро ще могат да се наслаждават на Антарктика без шум от двигателя благодарение на хибридната технология.
Източник: преса

Ще бъде специално първо пътуване, когато MS Roald Amundsen отплава от Чили през октомври 2018 г. Експедиционният кораб на норвежката корабоплавателна компания Hurtigruten ще плава по южноамериканското крайбрежие около нос Хорн и след това ще потегли към Антарктида. От водовъртежа пътниците ще се чудят на ледници и пингвини.

Но не само луксозното му оборудване прави новия кораб толкова специален - технологията ще бъде инсталирана под палубата в машинното отделение: няколко шкафа, пълни с литиево-йонни батерии. Те трябва да поддържат дизеловите двигатели - и да задвижват 140-метровия кораб чисто електрически за поне 30 минути. Това никога не се е случвало по море.

530 пътници ще се плъзгат през величествени айсберги в пълна тишина. А събитието също ще бъде новост за чувствителната природа: няма повече шум, който плаши китовете и тюлените, няма сажди, които се слагат като сив воал върху белия лед. „Бъдещето на корабоплаването без съмнение е тихо и без емисии“, казва шефът на Hurtigruten Даниел Скълдам.

Как се справят круизните кораби при теста за емисии на Набу

По този начин мореплаването прави обратен завой, който все още изпреварва авиацията и създава проблеми на автомобилната индустрия: далеч от петрола и към задвижвания на акумулатори. Вече са в процес на изграждане десетки кораби, при които поне част от задвижването се контролира от батерия - от местни автомобилни фериботи до големи пътнически кораби, които плават по световния океан. Както в автомобилната индустрия, все още има нужда от увеличаване на обхвата и усъвършенстване на технологията. Безспорното обаче е, че се развива нов пазар, от който германските корпорации също ще се възползват.

Продажбите на хибридни и напълно електрически кораби скоро ще нараснат по целия свят, прогнозират анализаторите от пазарния изследовател IDTechEx - и ще достигнат 20 милиарда долара през 2027 година. Корпорации като Siemens и ABB доставят електрическите задвижващи системи, компании като Corvusenergy от Канада доставят батериите, а иновативните корабостроителници проектират корабите.

Почивка на „еко-параход“ - това е най-чистият круизен кораб в света

Екологичните проблеми на индустрията са движещата сила на енергийния бум в открито море. Все още е един от най-мръсните: Повечето параходи работят на тежко мазут, сочният остатък от петролната рафинерия, който съдържа големи количества токсична сяра. 15 процента от глобалните емисии на азотен оксид идват от корабоплаването, плюс 2,2 процента от емисиите на въглероден диоксид. Пристанищните градове като Хамбург страдат от замърсения въздух. А транспортният трафик се увеличава всяка година. Ето защо правилата се затягат: От 2020 г. горивото може да бъде изгаряно само с най-много 0,5 процента сяра. Днес ограничението е 3,5 процента. И тъй като чистото гориво е по-скъпо, електричеството се превръща в по-привлекателен източник на енергия.

Норвежки пионери - отново

Когато премина към електрическо задвижване, Норвегия, родната страна на Hurtigruten, продължи напред. По ирония на съдбата, страната производител на петрол. Но за норвежците е ясно, особено след спада на цените на петрола през последните години: Страната не може да живее завинаги от тази суровина. Норвежките корабостроители почувстваха това особено през 2015 г .: Поръчките от офшорната индустрия за сондажи се сринаха почти напълно. Ето защо днес всеки, който посещава корабостроителниците около пристанищния град Олесун, който разговаря с корабостроители и корабособственици, неизбежно идва да говори за електрически и хибридни задвижвания. „Преди три години почти никой в бранша не говореше за батерии“, казва Арне Ове Родстъл, мениджър в корабостроителница Улщайн. "Сега всички говорят за това."

Причината за това е закон, с който скандинавците се осмеляват да продължат напред: новите фериботи вече нямат право да причиняват емисии. Което означава: трябва да използвате батерии или да разчитате на хибридни технологии. Дори петролната компания Statoil все по-често изисква от своите корабостроители зелени дискове.

В Согнефьорд на брега, пътуващите могат да изпитат електрическата епоха по много практичен начин от 2015 г .: 80-метровият автомобилен ферибот Ampere е напълно електрически всеки ден, с технология на Siemens. Тя изминава шесткилометровия маршрут за 20 минути, тихо и без сажди. В него има място за 120 коли, това е мощен кораб, Тесла на моретата.

Техническа информация за батериите

Батерията

Батерията има за задача да абсорбира възможно най-много електрони, когато се зарежда и съхранява с възможно най-малко загуби. Когато се разрежда, след това освобождава електроните отново, за да работи електрически двигател или мобилен телефон с този ток, например.

Батерията

В батерията така наречените литиеви йони поемат тази задача за съхранение: на тези атоми липсва електрон. Следователно те са електрически положително заредени. При зареждане отрицателно заредените електрони се вливат в батерията и се събират в гъста мрежа от проводящ въглероден графит. Тук мигрират и положително заредените литиеви йони. Всеки от тях свързва електрон - може също да се каже, че всеки йон държи електрон, за да осигури неутралност на заряда. Когато батерията се изтощи, електроните постепенно отново напускат графита. Това означава, че положително заредените литиеви йони също мигрират извън графитната мрежа. След това цикълът на зареждане може да започне отново по-късно.

Нови батерии

Колкото повече литиеви йони се побират в батерията, толкова повече електрони и по този начин енергията може да се съхранява в едно и също пространство. Ето защо Bosch работи от дълго време, наред с други неща, за намаляване на дела на графита или изцяло без графит. Това би увеличило значително енергийната плътност на батерията. Стартиращият Seeo, който Bosch купи, сега изглежда успя.

Електричеството се доставя от литиево-йонни батерии с капацитет от 1000 киловатчаса - колкото 1600 конвенционални автомобилни батерии могат да съхраняват. На всяка спирка фериботът черпи електричество от линията и зарежда батериите за десет минути. Тя прави 34 пътувания на ден. И спестява милион литра дизел годишно. Операторът Fjord1 планира да използва още два електрически ферибота по други връзки в началото на 2018 г.

Експерти от норвежката екологична организация Bellona очакват технологията да се разпространи бързо. 180 фериботи транспортират 20 милиона автомобила годишно в Норвегия. Според проучване на Bellona 84 от тях могат изгодно да преминат към задвижвани от батерии устройства, а други 43 фериботи към хибридни устройства. В процес на изграждане напълно електрическите фериботи биха били с 384 милиона евро по-скъпи от дизеловия вариант. Но тяхната експлоатация би била с 77 милиона евро по-евтина годишно. Електричеството е по-евтино от горивото - а в Норвегия идва от чиста водна енергия.

Всичко това кара корабостроителите да мислят много по-мащабно. Ако фериботите могат да пътуват електрически - защо не и големи пътнически кораби, които покриват по-големи разстояния? Батериите биха могли да осигурят поне част от енергията.

Посещение на най-модерния симулатор за корабоплаване

Норвежката корабостроителница Ulstein сега използва този подход: Изгражда най-големия пътнически кораб в света с хибридно задвижване за корабната компания Color Line. Корабът, дълъг 160 метра и с място за 2000 пътници, трябва да пътува в южната част на Норвегия от 2019 г. и да изключи дизеловите си двигатели веднага щом се приближи до пристанището Сандефьорд - така че въздухът там да остане свеж и чист. „Корабът може да работи чисто електрически за един час“, казва управителят на Ulstein Rødstøl.

Това е възможно, тъй като от години корабите се строят с електрически задвижващи влакове. Това означава: Дизеловите генератори генерират електричество, което след това задвижва електрически мотор, който от своя страна движи витлото. Малко по малко дизеловите генератори могат да бъдат заменени от шкафове за батерии. А дизеловите двигатели винаги работят гладко и много ефективно, без значение колко се променя скоростта на кораба. „Това спестява до 60 процента гориво“, казва Hallvard Lidset Slettevoll, главен изпълнителен директор на норвежкия производител на корабни двигатели Stadt.

Необходимо е подобрение

Засега енергийната плътност на батериите не е достатъчна, за да позволи на големите електрически кораби да плават през Тихия океан. Обръщането в морето вероятно ще се случи много по-късно, отколкото по пътя, в Норвегия можете да видите само първите знаци. Но индустрията разчита на технологичния пробив да успее и тук и че дори контейнерните кораби ще работят на батерии.

Кои замърсители са в отработените газове

Азотни оксиди

Азотните оксиди (обикновено NOx) първоначално навлизат в атмосферата от горивни процеси, най-вече под формата на азотен моноксид (NO). Там те реагират с кислорода във въздуха, образувайки по-токсичния азотен диоксид (NO2). Съединенията се срещат само в много малки количества в природата; те идват главно от автомобили и електроцентрали. Веществата могат да атакуват лигавиците, да причинят проблеми с дишането или дразнене на очите и да увредят сърцето и кръвообращението. Растенията се увреждат по три начина: NOx са отровни за листата и те пренасищат и подкисляват почвата. Освен това азотните оксиди допринасят за образуването на фин прах и приземен озон.

въглероден двуокис

Въглеродният диоксид (CO2) е безвреден за хората в не твърде големи количества, но в същото време е най-важният парников газ и 76 процента е отговорен за предизвиканото от човека глобално затопляне. Според Федералната агенция за околната среда пътният трафик причинява около 17 процента от всички емисии на парникови газове в Германия - CO2 играе най-голяма роля тук. Все по-икономични са двигателите, но в същото време все по-големи коли и повече превози на камиони. Освен това има все повече индикации, че производителите на автомобили биха могли да измамят не само с NOx, но и с информация за CO2 в продължение на години.

Серен диоксид

Когато горивото се изгаря в много корабни двигатели, се получава и токсичен серен диоксид (SO2). В автомобилите и камионите обаче този замърсител не се произвежда, което се дължи на самото гориво: корабният дизел е значително по-малко рафиниран от дизела или отоплителното масло например и следователно все още съдържа химически съединения, които при изгаряне се превръщат в замърсители.

прахови частици

Дребни фини прахови частици се създават или директно в двигатели на автомобили, електроцентрали и промишлени инсталации, или косвено чрез азотни оксиди и други газове. Частиците влизат в белите дробове и навлизат в кръвта. Те могат да причинят възпаление на дихателните пътища, както и тромбоза и сърдечни заболявания. Емисиите на фин прах в Германия са намалели значително от средата на 80-те години. Градовете са създали екологични зони, за да намалят нивата на прахови частици.

Финият прах се създава не само в двигателите. Отриването от гуми и спирачки също се разтваря в най-фините частици. По същия начин фината метална абразия се появява на релсите всеки път, когато стартирате и спирате. Всичко това също се оказва във въздуха като фин прах.

Катализатори

Работата на каталитичните преобразуватели е да разграждат опасните газове до други вещества. В автомобилите трипосочният каталитичен преобразувател преобразува токсичния въглероден окис (CO) с помощта на кислород в CO2, по-дългите въглеводороди в CO2 и вода и NO и CO в азот и CO2. Така нареченият окислителен каталитичен преобразувател в дизеловите автомобили позволява само първите две реакции, така че дизеловите отработени газове съдържат дори повече азотни оксиди, отколкото бензиновите отработени газове. Инжектираната урея ("AdBlue") може да отстрани проблема: амонякът първоначално се образува в потока на отработените газове, който след това се превръща в азот и вода.

Например норвежката компания за торове Yara и компанията за въоръжение Kongsberg вече изграждат товарен кораб, който ще бъде напълно електрически: Yara Birkeland ще транспортира торове между три пристанища от 2018 г. Засега това се прави от камиони, които правят 40 000 пътувания годишно. На борда на кораба: батерия с мощност повече от седем мегаватчаса - достатъчно голяма, за да захрани цялото село с електричество. В крайна сметка той трябва да превозва кораба 120 километра. Трюмът побира 120 контейнера. Това не може да се сравни с океанските кораби, които транспортират повече от 20 000 контейнера. Но Yara Birkeland е достатъчно голям за целите си.

И има още един финес: благодарение на сензорите и компютрите на борда, той трябва да овладее своя маршрут автономно от 2020 г. За Андреас Сет, експерт по автоматизация в корабния доставчик Rolls-Royce, това е бъдещето: „Скоро автономните кораби ще пътуват по местни маршрути“, казва той. Първият автономен кораб трябва да премине Атлантическия океан през 2030 година.