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2021年5月21日

航运业拥抱电池动力

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在过去的十年中,我们看到了对船舶排放的严格限制,特别是在2015年,北美和北欧的排放控制区(ECA)将硫的上限提高到了0.10%。随着国际海事组织(IMO)正在塑造航运业的脱碳未来,船东们正在考虑摆脱化石燃料的转型。在众多的替代品中,有锂离子电池和氢燃料电池的一些早期尝试。

到目前为止,大型电池主要用于短期运行,作为与传统化石燃料相结合的辅助电源,具有负载平衡的好处,在“混合”配置中,即电池与传统发电机相结合。DNV简要介绍了电池方面的情况:“所有电动和混合动力船舶的能量存储在大型锂离子电池中,可以显著降低燃料成本、维护和排放,以及提高响应性、规律性和安全性。”

电池在现有的海上服务船的改造中发挥了重要作用。Eidesvik Offshore,活跃于北海油气领域;从2015年开始,为电池动力改造了多艘柴油电动船。在美洲,Seacor公司、Companhia Brasileira de Offshore公司以及最近的Harvey Gulf Marine公司都对OSV进行了电池改造,将电池安装在以传统柴油和液化天然气为燃料的“三燃料”船舶上。

目前海上风能领域的繁荣,脱碳的姿态是必要的,这进一步推动了新建设的电池动力。Louis Dreyfus armaters公司在土耳其船厂建造了两艘服务作业船,并部署了ABB的机载直流电网。ABB解释说,这种供电系统(ESS)“……将集成两组电池,主要用于旋转备用和调峰。运行期间的功率峰值可以由电池覆盖,而不是启动另一个引擎。再次,电池能量可以作为运行发电机的备份,减少了运行备用发电机容量的需要。”

电池可以提高效率,因为电池可以替代低效的低转速发电机。
绿色凭证在渡轮部门也影响了电力选择,公司的环境姿势现在现在是骑手的模型选择的一个因素,更广泛地,在运输公司的资金来源。在混合情况下,一个或多个柴油动力发电机被电池取代,然后在船舶时运行或用于负载平衡。渡轮专家海军建筑师Elliott Bay设计集团(EBDG)校长John Waterhouse解释说:“对于在长途旅行中运行持续电力的船舶,如果存在不同的负载,则杂交推进只会有意义,其中ESS可以用于峰值剃须或峰值剃须或如此旋转储备。“根据配置,逆变器和升压变压器将链接,以使电池电量直达为发电机的等效电压。Waterhouse,注意:“高速或长距离使得由于电池安装的纯粹尺寸,使用ess更具吸引力。”

2013 - 2016年,渡轮行业开始进行电池改造,为6艘客运渡轮(其中2艘搭载1300名乘客/ 460辆车辆)配备了锂离子电池。2019年,哥本哈根为Gedser/Rostock航线安装了Norsepower旋翼帆。在北美,华盛顿州渡轮(WSF)已经开始了一项计划,使几乎所有的舰队,符合2040年的长期计划(含),“……要求舰队稳定的交付16新船取代老化的船只和改造现有船只时,六个“WSF根据2021年1月系统电气化计划。WSF已经宣布了将其三大轮渡——巨型马克II级——从柴油改造为10.4 MWH混合动力轮渡的计划,系统升级将由西门子提供(西门子早些时候曾帮助过Scandlines)。

Waterhouse指出,EBDG正领导着Vigor船厂WSF项目的工程。


“对于在长途旅行中以持续电力运行的船舶,如果有可能用于尖峰或纺纱储备的载荷,杂交推进只有是有意义的,”John Waterhouse,原则,EBDG,远处,留下了最糟糕EBDG团队。照片礼貌EBDG


为更北的港口服务的BC渡船公司已经看到了探索岛和曙光岛,这是6个岛级混合动力(可容纳400名乘客/47辆汽车)中的头两个,建造于罗马尼亚达门加拉蒂,将于2020年投入使用。另外四艘新船将于2021年晚些时候交付至不列颠哥伦比亚省维多利亚的Hope码头,进行最后的准备工作,计划于2022年投入使用。
电池组(2 @ 400千瓦时)由Corvus Energy提供,该公司位于挪威,但在不列颠哥伦比亚省设有办事处。

在人口稠密地区的快速端口周转时间,渡轮项目包括在某些情况下充电“武器” - 自主 - 可以迅速连接到挡栅的充电站。对于WSF的情况,与2005年基线相比,普罗基电池充电将估计为2030℃,76%,76%,76%。Eddg的Waterhouse表示,“桥港杰斐逊渡轮等操作可能不会使用ESES来补充推进,而是可以在酒店负荷的港口中使用它,允许在停靠时排放零排放。”
与路易达孚(Louis Dreyfus Armateurs)合作开发sov的ABB,也一直活跃于客运行业。

最近,ABB Marine & Ports宣布,它将为卡斯科湾航运公司(缅因州波特兰)提供一个集成的混合电力和推进装置,以及一个岸上充电装置,用于一艘新的载客599人的渡轮。这艘新船将通过卡斯科湾(Casco Bay)为峰岛(Peaks Island)提供2.2海里的服务,在停泊在港口时可以消除柴油的碳排放。通过ABB的车载直流电网配电系统,燃油消耗可以针对不同的负载进行优化。CBL在向社区做的演示中表示,它选择了900千瓦时的混合动力配置(项目顾问EBDG提供的四个选择之一)。该报告亦显示,混合动力船的资本成本为1,397万元,比柴油动力船贵370万元。2021年4月,ABB宣布,它将为葡萄牙运营商Transtejo建造的10辆混合动力汽车提供电力解决方案,用于里斯本周边塔霍河上的快速轮渡线路。

ABB解决方案也在尼亚加拉瀑布部署,薄雾船的女仆携带瀑布周围的游客;2020赛季看到两艘新电动船加入其舰队。“雾船的最新一代佣人是焊接铝代摩体,电池供电,电动推进电机能够总共400千瓦输出,”根据ABB。陆上充电系统补充了ESS漂浮的。
全电池驱动的船已经在这里了,尽管运行时间很短。2015年,搭载350名乘客和120辆汽车的安培开始在挪威连接Oppedal和Lavik的Sognefjord运营,全程5.5公里。以西门子为集成商,1090kWh电池组(直流母线电压为850 - 1050)可在10分钟内充电。在丹麦,有198辆pax/31汽车的Ellen在波罗的海南部的一个保护区中连接Fynshav和Søby,全程22英里。配备了两台电机和一个4.3 MWh电池组,来自Leclanché SA,它于2019年夏天开始服务。在加拿大,BC渡轮公司有一个意向,未来将其岛级混合动力车的全面电力运营。在挪威,120标箱的全电动集装箱支线Yara Birkeland(正在准备自动运行)预计将于今年晚些时候在奥斯陆峡湾投入使用,为化肥生产商Yara公司服务。

一个重要的演示项目是由E5 Lab Inc.设计的一款全电池供电的沙坑罐车,该油轮是七个领先的日本公司,包括Asahi Tanker Co.,Ltd。和(在包括Mitsui Osk的其他人),希望开发基础设施完全电阻。将维修东京湾的船只将由Koa Sangyou Ltd.(2022送货)和Imura Shipyard Co.Ltd。(2023送货)建造。

这些船将具有高度的可操作性,在尾部有旋转方位推进器(由电动机提供动力),并有一个船首推进器,用于横向移动在船边进行加油作业。

2020年代末,联盟选择了川崎重工(奇)建造船舶的推进系统。在2021年3月,选择了Corvus Energy(也提供了Ampere上的ESS),为E5船只提供ESS。Corvus,它将将其3,480千瓦时的orca Ess整合到油轮中;Khi表示,收费之间的电池运营应六到八小时。

展望未来:氢气
前瞻性思想家已经解决了将氢分配给海事部门的基础设施。上市的油轮公司Ardmore运输(ASC),积极在移动石油产品和化学品(包括甲醇),宣布它正在与能够从甲醇生产氢的技术的元素1(E1),开发者组成需求在消费点。如在广泛的授权下提供供应海事部门的规定,E1系统可以将氢气带入码头的燃料电池。

乌鸦能源(Corvus Energy)也有类似的想法,该公司在2020年底宣布将与丰田(Toyota)合作,将其燃料电池技术引入海事领域,并计划为全球海事行业开发和生产质子交换膜(PEM)燃料电池系统。该公司计划从2023年开始,在挪威的卑尔根建立一家生产厂,提供基于丰田汽车开发的一种技术的燃料电池。该项目已从挪威创新机构(一个国家机构)获得625万美元的资助。Corvus正在考虑一个强有力的长期战略,称:“此外,将开发一个结合电池和燃料电池操作的特定海洋控制系统,以便与一系列系统集成商的电源管理系统进行轻松集成。”EBDG的Waterhouse表示:“PEM的转换效率超过50%(输出能量/氢气的能量含量),因此比内燃机更好。”他告诉海事记者,“大多数海事应用需要在几个兆瓦范围。因为铁路市场比海运市场要大得多,所以这些产品很可能是基于铁路发动机的设计。”

在欧盟资助的旗舰项目(flagship project)的赞助下,欧洲正在进行另一组项目。旗舰项目是一个由船东、设备供应商和服务供应商组成的财团,旨在为海运承运人提供氢燃料。项目成员之一,Sogestran集团旗下的法国内陆船东CFT计划于2021年晚些时候在塞纳河上部署一艘氢燃料船,这是巴黎地区运输船舶城市分销新业务的一部分。机载燃料电池将提供压缩氢气在气缸。该财团还在伊斯坦布尔的Ada船厂建造一艘客运/汽车渡轮,由挪威所有者Norled在斯塔万格附近的海岸部署。

The Ardmore Shipping hydrogen fuels distribution mandate is worldwide, but it points towards the U.S. Providing a hint of a market with likely high uptake, if the deal moves ahead, Ardmore and E1 would be bringing in Maritime Partners, a financier which has penetrated heavily in to the U.S. inland waterway markets, having financed hundreds of barges for the inland river system.

在政府的资助下,有海事倾向的精明人士正在密切关注电池和燃料电池。SW /业务信道的团队(与投资者的橡树,和干净的海洋能源——早期的支持者液化天然气燃料驳运努力)开发了一个概念的全电动渡轮在纽约的水道,并参与金门零排放海洋项目,在轮渡Water-Go-Round美国海军,在建由氢燃料电池提供动力,计划于2021年发射。


照片礼貌Scandlines / Horst Dieter Foerster