Masowiec na wodór, kontenerowiec na baterie
Szacuje się, że transport morski odpowiada za 3,5-4% emisji gazów cieplarnianych, głównie dwutlenku węgla, a w jeszcze większym stopniu - za zanieczyszczenia. Na tle całkowitej globalnej emisji zanieczyszczeń powietrza żegluga „produkuje” 18-30% tlenków azotu i 9% tlenków siarki.
Siarka w powietrzu tworzy kwaśne deszcze, które niszczą uprawy i budynki. Wdychanie siarki powoduje problemy z układem oddechowym, a nawet zwiększa ryzyko zawału serca. Paliwo morskie zaś to zwykle ciężkie frakcje ropy naftowej (1), o wysokiej zawartości siarki.
- Statek wypuszcza ok. 50 razy więcej siarki niż ciężarówka na tonę przewożonego ładunku - mówi Irene Blooming, rzeczniczka europejskiej koalicji ekologicznej Seas at Risk.
- Gdyby żegluga morska stanowiła państwo, byłaby szóstym co do wielkości emitentem gazów i zanieczyszczeń na świecie - wtóruje jej Nerijus Poskus z firmy Flexport, zajmującej się technologią transportu morskiego.
W 2016 r. Organizacja Narodów Zjednoczonych i Międzynarodowa Organizacja Morska (IMO) postanowiły wprowadzić przepisy obniżające dopuszczalne emisje gazów cieplarnianych i zanieczyszczeń. Regulacje nakładające na armatorów znaczne ograniczenia ilości emitowanych przez statki zanieczyszczeń siarki w pobliżu lądu zaczynają obowiązywać od stycznia 2020 r. IMO wskazała też, że do 2050 r. branża transportu morskiego powinna zmniejszyć roczne emisje gazów cieplarnianych o 50%.
Niezależnie od nowych celów emisyjnych i przepisów, na świecie już powstaje lub proponowanych jest coraz więcej rozwiązań, które radykalnie mogą zmienić ekologię morskiego transportu.
Prom wodorowy
Produkująca ogniwa paliwowe firma Bloom Energy, wspólnie z Samsung Heavy Industries, planuje opracować statki zasilane paliwem wodorowym - podała niedawno agencja Bloomberga.
- Wśród producentów statków zauważyć można potrzebę znalezienia sposobu na zmniejszenie emisji szkodliwych substancji - ocenia Preeti Pande, wiceprezes Bloom Energy ds. strategicznego rozwoju rynku w wypowiedzi dla agencji.
Produkty firmy Bloom były dotychczas wykorzystywane do zasilania budynków i centrów danych. Ogniwa wypełniano gazem ziemnym, lecz mogą teraz zostać dostosowane do przechowywania wodoru. W porównaniu do konwencjonalnych olejów napędowych produkują one znacznie mniej gazów cieplarnianych, nie wytwarzają sadzy, ani smogu.
Armatorzy sami deklarują przejście na czyste technologie napędowe. Największe przedsiębiorstwo transportu kontenerowego na świecie, Maersk, ogłosiło w 2018 r., że do 2050 r. zamierza uwolnić swoją działalność od emisji dwutlenku węgla, choć nie podało, w jaki sposób chce to zrobić. Oczywiste jest, że sukces będzie wymagał nowych statków, nowych silników i, przede wszystkim, nowego paliwa.
Poszukiwanie czystszego, bardziej przyjaznego klimatowi paliwa dla żeglugi morskiej obraca się obecnie wokół dwóch realnych opcji: skroplonego gazu ziemnego i wodoru. Badania przeprowadzone w Narodowych Laboratoriach Sandia Departamentu Energetyki USA sugerowały już w 2014 r., że z tych dwóch wariantów bardziej obiecujący jest wodór.
Leonard Klebanoff, badacz z Sandia, wraz ze swoim ówczesnym kolegą, Joe Prattem, zaczęli analizować, czy obecne statki można by wyposażyć w wodorowe ogniwa paliwowe zamiast napędzać je paliwami kopalnymi. Ich projekt uruchomiono, gdy operator promów w Zatoce San Francisco wystosował pytanie do Departamentu Energetyki, czy możliwe jest przestawienie jego floty na zasilanie wodorowe. Chociaż technologia wodorowych ogniw paliwowych istnieje od dziesięcioleci, w tamtym czasie nikt nie zastanawiał się nad jej wykorzystaniem w statkach.
Obaj uczeni byli pewni, że zastosowanie ogniw jest możliwe, choć oczywiście wymaga przezwyciężenia rozmaitych wyzwań. W przeliczeniu na wytwarzaną jednostkę energii ciekły wodór ma objętość około czterokrotnie większą niż konwencjonalny olej napędowy. Wielu inżynierów obawia się, że może nie udać się umieszczenie wystarczającej ilości tego paliwa na statkach. Podobny problem występuje z alternatywnym wobec wodoru skroplonym gazem ziemnym, który w dodatku nie jest tak zeroemisyjny jak wodór.
Z drugiej strony, sprawność paliwa wodorowego pozostaje jednak dwa razy większa niż konwencjonalnego paliwa, więc tak naprawdę potrzebna objętość jest dwa razy większa, a nie cztery. W dodatku układy napędowe z ogniwami wodorowymi są znacznie mniej masywne niż konwencjonalne silniki okrętowe. Klebanoff i Pratt doszli więc ostatecznie do wniosku, że możliwe byłoby przerobienie większości istniejących jednostek pływających na wodór, a budowa nowego statku napędzanego ogniwami paliwowymi stałaby się jeszcze łatwiejsza.
W 2018 r. Pratt opuścił Laboratorium Sandia i został współzałożycielem firmy Golden Gate Zero Emission Marine, która opracowała szczegółowe plany budowy promu napędzanego wodorem i przekonała stan Kalifornia do przekazania 3 mln dolarów na sfinansowanie projektu pilotażowego. W stoczni w Oakland w Kalifornii trwają obecnie prace przy budowie pierwszych tego typu jednostek (2). Prom pasażerski, którego ukończenie zaplanowano już na koniec tego roku, będzie pierwszym statkiem napędzanym wodorem w Stanach Zjednoczonych. Zostanie wykorzystany do przewozu pasażerów przez Zatokę San Francisco oraz do zwiedzania tego obszaru, a zespół Narodowych Laboratoriów Sandia będzie przy okazji przez cały czas badał jednostkę.
Norweskie innowacje
W Europie z innowacji w dziedzinie morskich konstrukcji z alternatywnym napędem słynie Norwegia.
W 2016 r. armator The Fjords uruchomił regularne rejsy między Flåm a Gudvangen w środkowo-zachodniej Norwegii, sięgając po jednostkę o napędzie hybrydowym - Vision of the fjords, wyprodukowaną przez Brødrene Aa. Inżynierowie Brødrene Aa, korzystając z doświadczeń przy budowie Vision of the fjords, skonstruowali całkowicie bezemisyjną Future of the Fjords. Ta niemal bliźniacza jednostka została wyposażona w dwa silniki elektryczne o mocy 585 KM każdy. Zbudowany z włókna szklanego katamaran może jednorazowo zabrać na pokład czterystu pasażerów, a jego prędkość wynosi 16 węzłów. Na szczególną uwagę zasługuje również czas ładowania baterii napędzających jednostkę, który wynosi zaledwie 20 minut.
W 2020 r. na norweskie wody ma wypłynąć autonomiczny kontenerowiec z napędem elektrycznym - Yara Birkeland. Prąd do zasilania akumulatorów statku będzie pochodzić niemal w całości z elektrowni wodnych. W ubiegłym roku firma AAB ogłosiła plany wspólnych z norweskim ośrodkiem naukowym badań dotyczących wykorzystywania ogniw w jednostkach transportowych i pasażerskich.
Eksperci podkreślają, że proces przestawiania branży statków morskich na alternatywne i bardziej zielone rozwiązania (3) potrwa wiele lat. Cykl życia statków jest bowiem długi, a bezwładność branży pozostaje nie mniejsza niż załadowanego po brzegi kontenerami kilkusettysięcznika.
Mirosław Usidus
