Kurs na zmniejszenie śladu węglowego
Konwencjonalne systemy napędowe statków opierają się na silnikach wysokoprężnych spalających paliwa kopalne. Proces spalania wiąże się jednak z emisją dużych ilości zanieczyszczeń powietrza, które mają negatywny wpływ na zdrowie ludzi. Statki odpowiadają ponadto za blisko 3 % ogółu emisji gazów cieplarnianych na świecie. Dostrzegając potrzebę zmniejszenia śladu węglowego sektora żeglugi, Międzynarodowa Organizacja Morska(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (IMO) postawiła sobie za cel ograniczenie o połowę emisji ze statków oceanicznych do 2050 roku. Realizacja tego ambitnego celu będzie wymagała opracowania innowacyjnych technologii i rozwiązań energetycznych. Na tych właśnie aspektach skupia się zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu Nautilus(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Koncentrując się na sektorze statków wycieczkowych, zespół prowadzi prace nad opracowaniem i oceną charakteryzującego się wysoką sprawnością, dynamicznego i zrównoważonego systemu napędowego wykorzystującego jako paliwo skroplony gaz ziemny (LNG). „Stawiamy sobie za cel ograniczenie emisji gazów cieplarnianych o 50 %, a także niemal zupełną eliminację wszystkich innych składników emisji spalin z silników wysokoprężnych”, wyjaśnia Asif Ansar, szef Wydziału Integracji Systemów Energetycznych w DLR - niemieckim ośrodku badań nad aeronautyką, transportem i energią(odnośnik otworzy się w nowym oknie), który koordynuje projekt.
Innowacyjna technologia zaspokaja zapotrzebowanie statku wycieczkowego na ciepło i energię elektryczną
Najważniejszym elementem projektu jest technologia energetyczna zaprojektowana z myślą o kompleksowym pokryciu całego zapotrzebowania statku wycieczkowego na ciepło i energię elektryczną. W skład innowacyjnej koncepcji wchodzi hybrydowy zespół elektryczny z agregatem prądotwórczym wykorzystujący ogniwa paliwowe oparte na tlenkach stałych, połączony z istniejącymi na statku generatorami opartymi na silnikach spalinowych. „Zaproponowana technologia zwiększy sprawność oraz poprawi dynamikę, zmniejszy zużycie paliwa, a dzięki wykorzystaniu mniejszej liczby ruchomych elementów obniży także koszty konserwacji”, wyjaśnia Ansar. Choć najważniejszym celem jest pełne pokrycie zapotrzebowania statku na energię za pomocą ogniw elektrycznych i zasilanie statku wyłącznie paliwami odnawialnymi, istniejące generatory będą najpierw stopniowo zastępowane rozwiązaniami hybrydowymi.
Zmiana profilu emisji branży rejsów wycieczkowych
Zespół poczynił istotne postępy w realizacji swojego celu, a jego prace zaowocowały wieloma istotnymi rezultatami. Wygenerowanie blisko 64,6 MWh energii elektrycznej pozwoliło na wykazanie, że zastosowana technologia znacząco przewyższa osiągami konwencjonalne rozwiązania w zakresie agregatów prądotwórczych, osiągając sprawność na poziomie około 65 %. Zespół potwierdził ponadto, że zastosowanie opracowanego agregatu prądotwórczego zaowocowało obniżeniem o 30 % emisji CO2 w porównaniu z silnikami spalinowymi spalającymi ciężki olej opałowy, jednocześnie skutkując niemal całkowitą eliminacją emisji metanu i tlenku węgla. „Nasze rozwiązanie zapewnia też możliwość ograniczenia zanieczyszczeń innych niż CO2 o 95 % - to wynik bez precedensu w morskich systemach napędowych”, zauważa Ansar. Ponadto w ramach projektu zespół zaprojektował i przetestował pierwsze w swoim rodzaju skalowalne rozwiązanie oparte na ogniwach paliwowych z tlenkiem stałym o mocy wielu megawatów, zoptymalizowane pod kątem wysokiej gęstości mocy, a także przeprowadził ocenę wpływu technologii i cyklu życia. „Wszystkie te badania stanowią istotny kamień milowy w kierunku wykorzystania tych ogniw w praktyce jako skutecznego sposobu na obniżenie emisji w branży rejsów wycieczkowych”, dodaje Ansar.
Istotne znaczenie dla zrównoważonej żeglugi
Europejska branża rejsów wycieczkowych stoi przed koniecznością dokonania istotnego wyboru. Ze względu na 95-procentowy udział w segmencie wypoczynku i podróży, sektor ten jest istotną siłą napędową europejskiej gospodarki. Utrzymanie tej przewagi wymaga jednak zmniejszenia wpływu na środowisko. „Europa stoi przed wyjątkową okazją - może odegrać czołową rolę w promowaniu innowacyjnej i ekologicznej żeglugi”, podsumowuje Ansar. „W ramach projektu Nautilus zaprezentowaliśmy koncepcję, która po zwiększeniu skali pozwoli branży rejsów wycieczkowych w pełni wykorzystać te możliwości”. Zespół nieustannie rozwija swoją technologię, w tym prowadzi próby zwiększenia skali baterii ogniw paliwowych do skali megawatowej.
