Електричні кораблі Чому скоро у відкритому морі буде використано менше дизеля - WiWo
Дизель також стає екологічною проблемою на морі. З електричними приводами для поромів та розкішних крейсерів судноплавні компанії хочуть змінити курс - принаймні частково.
Нові світи: пасажири на MS Roald Amundsen, тут симуляція, незабаром зможуть насолоджуватися Антарктикою без шуму від двигуна завдяки гібридній технології.
Джерело: преса
Це буде особливий перший похід, коли MS Roald Amundsen вирушить з Чилі в жовтні 2018 року. Експедиційний корабель норвезької судноплавної компанії Hurtigruten пропливе уздовж узбережжя Південної Америки навколо мису Горн, а потім вирушить до Антарктиди. З виру пасажири дивуватимуться льодовикам і пінгвінам.
Але не тільки його розкішне обладнання робить новий корабель таким особливим - це технологія, яка буде встановлена під палубою в машинному відділенні: кілька шаф, заповнених літій-іонними батареями. Вони повинні підтримувати дизельні двигуни - і рухати 140-метровий корабель чисто електрично принаймні 30 хвилин. Такого ще не було на морі.
530 пасажирів пронесуться крізь величні айсберги в повній тиші. І подія також буде новинкою для чутливої природи: більше не буде шуму, який лякає китів і тюленів, немає сажі, яка лежить, як сіра вуаль на білому льоду. "Майбутнє судноплавства, без сумніву, тихе і без викидів", - говорить начальник Hurtigruten Даніель Ск'єльдам.
Як проходять круїзні судна під час випробування Набу на викиди
Таким чином, мореплавство робить розворот, який все ще випереджає авіацію і створює проблеми для автомобільної промисловості: від нафти та до акумуляторних приводів. Вже будуються десятки кораблів, на яких принаймні частиною рушійної системи керує акумулятор - від місцевих автомобільних поромів до великих пасажирських кораблів, які плавають у світовому океані. Як і в автомобільній промисловості, все ще існує потреба в збільшенні асортименту та вдосконаленні технології. Проте беззаперечним є те, що розвивається новий ринок, на якому німецькі корпорації також отримають вигоду.
Продажі гібридних та повністю електричних кораблів незабаром зростуть у всьому світі, прогнозують аналітики дослідника ринку IDTechEx - і становитимуть 20 мільярдів доларів у 2027 році. Такі корпорації, як Siemens та ABB, постачають електричні силові установки, компанії, такі як Corvusenergy з Канади, постачають батареї, а інноваційні верфі проектують кораблі.
Відпустка на «екопароході» - це найчистіший у світі круїзний лайнер
Екологічні проблеми галузі є рушійною силою енергетичного буму у відкритому морі. Це все ще одне з найбрудніших: більшість пароплавів працюють на важкому мазуті - солонуватих залишках нафтопереробного заводу, що містять велику кількість токсичної сірки. 15 відсотків глобальних викидів оксиду азоту припадає на судноплавство плюс 2,2 відсотка викидів вуглекислого газу. Такі портові міста, як Гамбург, страждають від забрудненого повітря. І транспортні перевезення щороку збільшуються. Ось чому правила посилюються: з 2020 року пальне може спалюватися лише з вмістом сірки максимум 0,5 відсотка. Сьогодні межа становить 3,5 відсотка. А оскільки чисте паливо дорожче, електроенергія стає більш привабливим джерелом енергії.
Норвезькі піонери - ще раз
При переході на електричний рух Норвегія, країна проживання Хуртігрутенів, просунулася вперед. Як не дивно, але країна-виробник нафти. Але норвежцям це було зрозуміло, зокрема, з падіння цін на нафту в останні роки: країна не може жити на цій сировині вічно. Норвезькі суднобудівники відчули це особливо в 2015 році: замовлення від офшорної галузі буріння нафти зруйнували майже повністю. Ось чому сьогодні кожен, хто відвідує верфі навколо портового міста Олесунн, хто спілкується з суднобудівниками та судновласниками, неминуче починає говорити про електричні та гібридні приводи. "Три роки тому навряд чи хтось із галузей говорив про батареї", - говорить Арне Ове Редстёл, менеджер верфі "Ольштейн". "Зараз усі говорять про це".
Причиною цього є закон, за допомогою якого скандинави наважуються рухатися вперед: нові пороми більше не мають права викликати викиди. Що означає: вам доведеться використовувати акумулятори або покладатися на гібридні технології. Навіть нафтова компанія Statoil все частіше вимагає від своїх суднобудівників зелених приводів.
У Согнефьорді на узбережжі пасажири можуть пережити електричний вік дуже практично з 2015 року: 80-метровий автомобільний пором Ампера щодня там повністю електричний, за технологією Siemens. Вона долає шестикілометровий маршрут за 20 хвилин, тихо і без сажі. Тут є місце для 120 машин, це могутній корабель, Тесла морів.
Технічна база батарей
Акумулятор
Завдання акумулятора - взяти якомога більше електронів при зарядці та зберегти їх із якомога меншими втратами. При розряді він знову вивільняє електрони для того, щоб працювати електричним двигуном або мобільним телефоном із цим струмом, наприклад.
Акумулятор
У батареї так звані іони літію беруть на себе це завдання зберігання: у цих атомах відсутній електрон. Тому вони мають електрично позитивний заряд. При зарядці негативно заряджені електрони вливаються в батарею і збираються в густій мережі струмопровідного вуглецевого графіту. Сюди також мігрують позитивно заряджені іони літію. Кожен з них пов'язує електрон - можна також сказати, що кожен іон утримує електрон, щоб забезпечити нейтральність заряду. Коли акумулятор розряджається, електрони знову поступово залишають графіт. Це означає, що позитивно заряджені іони літію також мігрують з графітової мережі. Потім цикл зарядки може початися знову пізніше.
Нові батареї
Чим більше іонів літію поміщається в батарею, тим більше електронів і, отже, енергія може зберігатися в тому ж просторі. Ось чому Bosch тривалий час працює, серед іншого, над зменшенням частки графіту або зовсім без графіту. Це значно збільшило б щільність енергії акумулятора. Стартап Seeo, який купив Bosch, зараз, здається, досяг успіху.
Електрика забезпечується літій-іонними акумуляторами ємністю 1000 кіловат-годин - може зберігати 1600 звичайних автомобільних акумуляторів. На кожній зупинці пором забирає електроенергію з лінії і заряджає батареї протягом десяти хвилин. Вона робить 34 поїздки на день. І економить мільйон літрів дизеля на рік. На початку 2018 року оператор Fjord1 планує використовувати ще два електричні пороми для інших сполучень.
Експерти норвезької екологічної організації Bellona очікують, що технологія буде швидко поширюватися. 180 поромів перевозять в Норвегію 20 мільйонів автомобілів на рік. Згідно з дослідженням Bellona, 84 з них могли вигідно переключитися на акумуляторні приводи, а ще 43 пороми - на гібридні. На стадії будівництва повністю електричні пороми були б на 384 мільйони євро дорожчими, ніж дизельний варіант. Але їх експлуатація буде на 77 мільйонів євро дешевша на рік. Електроенергія дешевша за паливо - а в Норвегії вона отримує чисту гідроенергію.
Все це спонукає суднобудівників думати набагато більше. Якщо пороми можуть їздити електрично - чому б не також великі пасажирські судна, які долають більші відстані? Батареї можуть забезпечити принаймні частину енергії.
Відвідайте найсучасніший тренажер для доставки
Норвезька суднобудівна верф Ulstein зараз використовує такий підхід: вона будує найбільше у світі пасажирське судно з гібридним приводом для судноплавної компанії Color Line. Корабель довжиною 160 метрів і простіром для 2000 пасажирів планує їздити на південь Норвегії з 2019 року і вимикати дизельні двигуни, як тільки наблизиться до порту Сандефьорд, щоб повітря там залишалося свіжим і чистим. "Корабель може працювати чисто електрично протягом години", - каже менеджер Ольштейна Редстёл.
Це можливо, оскільки судна роками будувались з електричними приводами. Це означає: Дизельні генератори виробляють електроенергію, яка потім приводить в рух електродвигун, який, у свою чергу, рухає гвинт. Потроху дизель-генератори можна замінити шафами акумуляторів. А дизельні двигуни завжди працюють плавно і дуже ефективно, незалежно від того, наскільки змінюється швидкість судна. "Це дозволяє економити до 60 відсотків пального", - каже Халвард Лідсет Слетлетволл, генеральний директор норвезького виробника суднових двигунів Stadt.
Необхідне вдосконалення
Поки що щільності енергії акумуляторів недостатньо, щоб великі електричні кораблі плавали по Тихому океану. Поворот на морі, мабуть, вдасться набагато пізніше, ніж на дорозі, в Норвегії можна побачити лише перші знаки. Але галузь розраховує на досягнення технологічного прориву і тут, і що навіть контейнерні судна працюватимуть від батарей.
Які забруднювачі містяться у відпрацьованих газах
Оксиди азоту
Оксиди азоту (як правило, NOx) спочатку потрапляють в атмосферу внаслідок процесів горіння, переважно у формі оксиду азоту (NO). Там вони реагують з киснем у повітрі, утворюючи більш токсичний діоксид азоту (NO2). У природі сполуки зустрічаються лише в дуже малих кількостях; вони в основному надходять з автомобілів та електростанцій. Ці речовини можуть атакувати слизові оболонки, викликати проблеми з диханням або подразнення очей, а також погіршувати серце та кровообіг. Рослини пошкоджуються трьома способами: NOx отруйний для листя, і вони перепліднюють та підкислюють грунт. Крім того, оксиди азоту сприяють утворенню дрібного пилу та приземного озону.
вуглекислий газ
Вуглекислий газ (CO2) нешкідливий для людини в не надто великих кількостях, але в той же час він є найважливішим парниковим газом і 76 відсотків відповідає за техногенне глобальне потепління. За даними Федерального агентства з охорони навколишнього середовища, дорожній рух спричиняє близько 17 відсотків усіх викидів парникових газів у Німеччині - СО2 тут відіграє найбільшу роль. Є дедалі економічніші двигуни, але в той же час все більші машини та більше вантажних перевезень. Крім того, дедалі частіше вказують на те, що виробники автомобілів роками могли обманювати не лише NOx, а й інформацію про CO2.
Діоксид сірки
Коли паливо спалюється в багатьох суднових двигунах, також утворюється токсичний діоксид сірки (SO2). Однак ця забруднююча речовина не виробляється в автомобілях та вантажних автомобілях, що пов’язано з самим паливом: корабельний дизель значно менше очищується, ніж дизель або мазут, наприклад, і тому все ще містить хімічні сполуки, які перетворюються на забруднювачі при згорянні.
твердих частинок
Крихітні дрібні частинки пилу створюються або безпосередньо в двигунах автомобілів, електростанціях та на промислових заводах, або опосередковано через оксиди азоту та інші гази. Частинки потрапляють в легені і потрапляють у кров. Вони можуть викликати запалення дихальних шляхів, а також тромбоз і розлади серця. Викиди дрібного пилу в Німеччині значно впали з середини 1980-х років. Міста створили екологічні зони, щоб зменшити рівень твердих частинок.
Дрібний пил створюється не тільки в двигунах. Потертості від шин і гальм також розчиняються в найдрібніших частинках. Так само при кожному запуску та гальмуванні на рейках виникає дрібне стирання металу. Все це також потрапляє у повітря у вигляді дрібного пилу.
Каталізатори
Робота каталітичних нейтралізаторів полягає в розщепленні небезпечних газів на інші речовини. У автомобілях триходовий каталітичний перетворювач перетворює токсичний окис вуглецю (СО) за допомогою кисню в СО2, довші вуглеводні в СО2 і воду, а NO і CO в азот і СО2. Так званий окислювальний каталітичний нейтралізатор у дизельних автомобілях забезпечує лише перші дві реакції, завдяки чому відпрацьовані дизельні гази містять навіть більше оксидів азоту, ніж вихлопні гази бензину. Ін'єкційна сечовина ("AdBlue") може вирішити проблему: аміак спочатку утворюється в потоці відпрацьованих газів, який потім перетворюється в азот і воду.
Наприклад, норвезька компанія з виробництва добрив Yara та озброєння Kongsberg вже будують вантажне судно, яке буде повністю електричним: Yara Birkeland має перевозити добрива між трьома портами з 2018 року. Поки що цим займаються вантажівки, які здійснюють 40 000 поїздок на рік. На борту корабля: акумулятор потужністю понад сім мегават-годин - досить великий, щоб забезпечити електроенергією все село. Адже він повинен перевозити корабель 120 кілометрів. Місце для завантаження вміщує 120 контейнерів. Це не можна порівняти з океанськими лайнерами, які перевозять понад 20 000 контейнерів. Але Yara Birkeland досить великий для своїх цілей.
І у нього є ще одна витонченість: завдяки датчикам та комп’ютерам на борту він повинен автономно освоювати свій маршрут з 2020 року. За Андреасом Сетом, експертом з автоматизації суднового постачальника Rolls-Royce, це майбутнє: "Незабаром автономні кораблі будуть рухатися на місцевих маршрутах", - говорить він. Перший автономний корабель повинен перетнути Атлантику в 2030 році.