Ekostatki morskie - czy to ma szanse? Fracht bez emisji
Przemysł okrętowy nie jest znany z szerokiego zastosowania nowych technologii energetycznych i alternatywnych paliw. Szacuje się, że transport morski odpowiada za 3,5% do 4% emisji gazów cieplarnianych, głównie dwutlenku węgla. Na tle całkowitej globalnej emisji zanieczyszczeń do powietrza żegluga odpowiada za 18-30% emisji 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 to zwykle ciężkie frakcje ropy naftowej, o dużej zawartości siarki.
Każdy, kto proponuje alternatywne metody napędu dla jednostek pływających, nieuchronnie zderza się z przykrymi dla entuzjastów realiami. Na przykład napędy elektryczne nie wchodzą na razie w rachubę, ponieważ akumulatory dla statków o wyporności dziesiątek i setek tysięcy ton byłyby zbyt masywne, kosztem użytecznego ładunku. Napędy wodorowe również wymagałyby ogromnych zbiorników gazu. To może chociaż biopaliwa?
Z tym też jest problem. Do produkcji biopaliw potrzeba ogromnych połaci ziemi, co nie jest obojętne dla przyrody, a rafinerie wymagają rozległych farm słonecznych lub wiatrowych, aby bilans emisyjny zmierzał w kierunku zera. Zresztą zmniejszenie bioróżnorodności z powodu monokultur rolniczych przeznaczonych na biopaliwa ostatecznie prowadzi do zmniejszenia możliwości absorpcji dwutlenku węgla, co czyni to przedsięwzięcie bezsensownym.
Żagle plus niewielki silnik
Rozwiązanie, które ma szukać złotego środka i rzeczywiście redukować emisje, proponuje od paru lat firma Oceanbird, która pracuje nad nowym podejściem do konstrukcji statków pełnomorskich.
Dzięki zastosowaniu wydajnych i mocnych żagli pełnych w połączeniu ze zoptymalizowanym kadłubem w jej pracowniach konstrukcyjnych powstaje statek zdolny do przewożenia wielkiego ładunku z prędkością zbliżoną do obecnych kontenerowców. Wiatr jednak nie zawsze wieje z odpowiednią siłą, dlatego statek ten potrzebuje małego silnika Diesla do napędu w warunkach flauty.
Symulacje firmy wykazują, że Oceanbird (1) może przepłynąć Atlantyk z ładunkiem odpowiadającym siedmiu tysiącom samochodów w ciągu zaledwie dwunastu dni. Współczesne statki pełnomorskie potrzebują mniej czasu - osiem dni, ale Oceanbird zużywa o 90% mniej paliwa. Oznacza to zarazem, że Oceanbird wytwarza mniej hałasu. Za jego sprawą ma ginąć też mniej zwierząt morskich, ponieważ jego śruby napędowe obracają się znacznie wolniej. Nieco dłuższy czas podróży rekompensowany jest armatorom znacznie niższymi kosztami eksploatacji.
I teraz wróćmy do biopaliw. Przy tak niskim zużyciu paliwa przemysł żeglugowy mógłby potencjalnie przejść na biopaliwa, nie wyrządzając znacznej szkody środowisku. Teoretycznie Oceanbird mógłby również całkowicie zrezygnować z paliwa, umieszczając ogromne panele słoneczne na swoich pokładach lub w sztywnych żaglach i wykorzystując napęd elektryczny. Także i tu problem, tym razem z masą akumulatora, powinien być znacznie mniejszy.
Pierwsza jednostka pływająca Oceanbird ma zostać zwodowana w 2025 roku, a do rozpoczęcia regularnej eksploatacji może upłynąć jeszcze więcej czasu. Przyjdzie więc poczekać nieco na sprawdzenie, czy alternatywny ekotransport morski jest możliwy i rzeczywiście spełnia oczekiwania.
Projekty od Zatoki San Francisco po Norwegię
Znany jest jeszcze co najmniej kilka innych alternatywnych i w zamyśle mniej uciążliwych dla środowiska koncepcji transportu morskiego. Projekt o nazwie Vindskip stworzony przez Terjego Lade, który wykorzystywać ma przede wszystkim siłę wiatru. Czymś w rodzaju żagla ma być tu sam kadłub jednostki. Oczywiście, jak przewiduje konstruktor, na wiatr jako źródło napędu liczyć można tylko na otwartych wodach. W mniejszych akwenach, w drogach wodnych czy w portach do przemieszczania się i manewrowania służyć ma silnik napędzany skroplonym gazem (LNG). Dzięki kombinacji napędu wiatrowego i gazowego zużycie paliwa w Vindskipie ma być przeciętnie o 60% niższe niż w jednostkach tradycyjnych o porównywalnej wyporności. Emisja dwutlenku węgla zostanie zaś zmniejszona o 80%.
Poszukiwanie czystszego, bardziej przyjaznego dla klimatu paliwa dla żeglugi morskiej obraca się obecnie wokół dwu realnych opcji - skroplony gaz ziemny i wodór. 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 z Joe Prattem zaczęli analizować, czy obecne statki można by wyposażyć w wodorowe ogniwa paliwowe zamiast paliw kopalnych.
Chociaż technologia wodorowych ogniw paliwowych istnieje od dziesięcioleci, w tamtym czasie nikt nie zastanawiał się nad jej wykorzystaniem w statkach. Uczeni byli pewni, że zastosowanie ogniw jest możliwe, choć oczywiście są wyzwania. Ciekły wodór ma objętość około czterokrotnie większą, w przeliczeniu na wytwarzaną jednostkę energii, niż konwencjonalny olej napędowy.
Wielu inżynierów obawiało się, że może nie być możliwe umieszczenie wystarczającej ilości paliwa na statkach. Podobny problem jest z innym alternatywnym wobec wodoru paliwem - skroplonym gazem ziemnym, który w dodatku nie jest tak zeroemisyjny jak wodór. Z drugiej strony sprawność paliwa wodorowego jest dwa razy większa, więc tak naprawdę potrzebna objętość jest dwa, a nie cztery razy większa, zauważyli badacze. W dodatku układy napędowe z ogniwami wodorowymi są znacznie mniej masywne niż konwencjonalne silniki okrętowe. Klebanoff i Pratt doszli ostatecznie do wniosku, że możliwe byłoby przerobienie większości istniejących jednostek pływających na wodór, a budowa nowego statku napędzanego ogniwami paliwowymi - 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 trzech milionów dolarów na sfinansowanie projektu pilotażowego. W 2021 na Zatoce San Francisco rozpoczęły się testy promu pasażerskiego napędzanego wodorowymi ogniwami paliwowymi firmy, która po drodze zmieniła nazwę na Zero Emissions Industries (2).
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, wykorzystując do tego jednostkę o napędzie hybrydowym "Vision of the Fjords" wyprodukowaną przez Brodrene AA.
Inżynierowie Brodrene 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 400 pasażerów, a jego prędkość wynosi 16 węzłów. W 2020 r. na norweskie wody wypłynął autonomiczny kontenerowiec z napędem elektrycznym "Yara Birkeland". Prąd do zasilania akumulatorów statku ma pochodzić niemal w całości z elektrowni wodnych. W ubiegłym roku firma BAA ogłosiła plany wspólnych z norweskim ośrodkiem badawczym badań dot. wykorzystywania ogniw w jednostkach transportowych i pasażerskich.
Mirosław Usidus
