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氫燃料電池：海洋工業的零排放之路

發布時間：

2023-08-28

到目前為止，眾所周知的事實是，海洋工業對導致氣候變化的溫室氣體排放有顯著影響，而且隨著海上運輸需求的增加，預計其影響也會加大。現在需要采取行動，大多數船舶運營商正在采用或計劃零排放解決方案，以適應即將到來的減排目標。

氫燃料電池是一項關鍵的零排放技術，將成為現在和未來海洋工業脫碳的關鍵推動因素。

如今，氫燃料電池正在為世界各地道路上的數千輛商用車輛提供動力。現在，由于燃料電池在重型運輸領域取得了成功，燃料電池也被集成到船舶中。2023 年，幾艘業界首創的氫動力船舶將首次下水，在海洋技術史上留下濃墨重彩的一筆。

氫和燃料電池對海洋工業的好處

如果我們要實現國際海事組織 (IMO) 設定的即將到來的氣候目標，就需要幾種互補的零排放技術。例如，電池對于小型船舶和航線較短且一致的船舶來說是一個很好的選擇。然而，電池對于遠距離作業的船舶也存在局限性，而這正是氫燃料電池發揮作用的地方。燃料電池動力船舶不會影響性能，因為與僅使用電池運行的船舶相比，它們在加油前可以航行更遠，行駛更遠。

燃料電池產生與現代船舶電動和混合動力架構兼容的直流電，并且可以并聯、可調度的配置部署，以滿足可變的電力需求。它是一種穩定可靠的電源，船上幾乎不產生噪音或振動。

與化石燃料相比，氫燃料電池還可以為船舶運營商提供長期成本節約和更低的總體擁有成本。盡管轉換為氫燃料電池的初始成本可能較高，但持續維護成本較低，因為它們需要很少的關注并且使用壽命較長。此外，隨著氫基礎設施的擴大以及可再生能源生產更多氫，我們可以展望燃料成本更加穩定的未來。

目前，立法更側重于總噸位超過 5,000 噸的大型船舶，但預計也會在渡輪、內陸貨船和近海航運等輕型船舶領域實施同樣的立法，行業參與者已經在解決這些問題。縱觀全球9萬艘船舶市場，仍有約8000艘5000總噸以下的船舶適合氫燃料電池集成。

燃料電池如何在船上工作？

燃料電池船由混合電力系統提供動力，該系統包括燃料電池和電池無縫地協同工作，以提供高效的零排放電力。混合動力系統旨在使燃料電池能夠在穩定狀態下運行，以實現最佳燃料效率，并且電池的尺寸可滿足瞬態功率要求。

就像電池一樣，燃料電池通過電化學過程高效產生電力。不同之處在于，燃料電池的能量以氫燃料的形式單獨存儲。因此，如果有燃料可用，燃料電池模塊就會產生電力。其使用的唯一副產品是水、水蒸氣和熱量，當使用可再生能源產生的氫氣作為燃料時，燃料電池解決方案是真正的零排放電源。

燃料電池準備好用于海洋應用了嗎？

燃料電池長期以來一直被認為是海洋工業的一個有前途的解決方案。憑借成熟可靠的成熟技術，越來越多的燃料電池生產商正在致力于為船舶行業開發特定的解決方案。2020 年，巴拉德推出了其內部開發的用于船舶應用的 200kW 燃料電池模塊 FCwave，并于 2022 年 4 月獲得了全球首個 DNV 型式認證。

該認證確認該模塊滿足海洋部門部署零排放運營下一步所需的嚴格安全、功能、設計和文件要求。通過型式認證，確保一次性設計和批準避免重復設計審查，消除了采用的許多主要障礙。它降低了潛在影響產品安全的風險，并簡化了集成規劃、復雜性和時間。

全球海運運營商依賴官方驗證來確保船舶及其關鍵部件符合監管、技術、安全和環境要求。海船需要獲得船級社的認證，以確保船舶的設計和工作完全符合船級社制定的標準。作為回報，運營商不僅可以確保遵守嚴格的規則和規定，還可以得到公正的第三方的質量標志。因此，型式認證對于建立全球市場信心非常重要，也是認識到燃料電池作為船舶工業可行的零排放解決方案的重要一步。

讓燃料電池發揮作用！

幾艘業內首創的氫動力船舶將于今年下水。這是整個海洋行業合作伙伴多年發展的結晶。集成商、船舶運營商、燃料電池供應商和基礎設施提供商密切合作，開辟新天地，利用新技術推出零排放推進解決方案。

自 2016 年以來，巴拉德參與了業界首個海洋項目，并開始在船上測試燃料電池。

今年，我們已經看到 Norled 的 MF Hydra 下水，這是世界上第一艘液氫動力渡輪，在挪威運營。2023 年下半年，我們將看到 FPS Waal（一艘將在荷蘭萊茵河上運營的改裝貨船）以及 Zulu06（將在巴黎塞納河上航行的第一艘內陸貨運船 Zulu06）下水。所有三艘船均由巴拉德的 FCwave 燃料電池模塊提供動力。

通過在現實海洋環境中不斷改進和測試，從此類不同類型的船舶項目中汲取的經驗有利于專用船用燃料電池產品的開發。

氫燃料電池技術在船舶行業的好處是顯而易見的，今年首次商業航行將有助于我們增強市場對氫燃料電池的信心，并鼓勵更多船舶運營商部署零排放解決方案。