I "quattro problemi principali" delle navi a idrogeno

In questo contesto, le navi a idrogeno hanno un'opportunità di sviluppo. Per cogliere questa opportunità, molte aziende nazionali del settore delle celle a combustibile stanno accelerando il lancio di sistemi marini a celle a combustibile e ottenendo le certificazioni di tipo dagli enti di classificazione. Allo stesso tempo, si registrano anche buone notizie riguardo alla costruzione e al varo di navi a idrogeno. Tuttavia, al momento, le navi a idrogeno sono principalmente dimostrazioni su piccola scala in fiumi interni e aree offshore, ben lontane dalla diffusione su larga scala auspicata dal settore. Ciò è dovuto principalmente al fatto che lo sviluppo delle navi a idrogeno si trova ancora ad affrontare quattro problemi principali: la necessità di verificare la tecnologia del sistema di alimentazione, la difficoltà di soddisfare la domanda di tecnologie di stoccaggio dell'idrogeno, la difficoltà di scegliere il metodo di idrogenazione e la difficoltà di ampliare gli scenari di applicazione. Come superare questo stallo?

Il dibattito nel settore verte sulla necessità di specializzarsi nelle celle a combustibile per applicazioni marine. Alcuni ritengono che l'utilizzo diretto dei sistemi a celle a combustibile per autoveicoli consentirebbe di risparmiare sui costi e di ottenere una maggiore efficienza. Sarebbe sufficiente apportare delle migliorie in base al tipo di imbarcazione e al suo specifico scenario di utilizzo.

Un altro aspetto da considerare è che navi e veicoli operano rispettivamente in ambienti acquatici e terrestri, e le condizioni operative sono piuttosto diverse. Le celle a combustibile a idrogeno per applicazioni marine non possono essere direttamente adattate a quelle per autoveicoli. Devono essere progettate e aggiornate specificamente in base al complesso ambiente acquatico della nave, all'elevato consumo di idrogeno, all'ampia autonomia e ai requisiti di sicurezza, al fine di accelerare la diffusione di navi a idrogeno con sistemi di alimentazione adattati agli scenari marini.

Il sistema di stoccaggio di idrogeno in ambito marittimo richiede la selezione di una specifica fonte di idrogeno in base all'area marina, al tipo di imbarcazione, ai requisiti in materia di emissioni, ecc. Attualmente, lo sviluppo della tecnologia di stoccaggio di idrogeno in bombole di gas ad alta pressione da 35 MPa è relativamente maturo. Alcuni suggeriscono di utilizzare inizialmente questa tecnologia di stoccaggio dell'idrogeno, in modo da garantire una maggiore affidabilità operativa.

Tuttavia, questa proposta ha incontrato opposizione. Il sistema di stoccaggio di idrogeno in ambiente marino ha requisiti molto elevati in termini di densità energetica. La densità energetica e la durata dello stoccaggio di idrogeno gassoso non sono sufficienti a soddisfare le esigenze delle navi alimentate a idrogeno. L'alta dirigenza di una certa azienda ha chiaramente affermato di preferire la forma liquida ad alta densità energetica: "La densità energetica volumetrica del gas è sempre limitata, quindi in futuro sono ottimista riguardo allo stoccaggio di idrogeno liquido, ammoniaca liquida, metanolo e persino idrogeno liquido organico."

Attualmente, i metodi di rifornimento di idrogeno per le navi a idrogeno includono la produzione e l'utilizzo a bordo, il rifornimento in banchina e il sollevamento e la sostituzione delle bombole di idrogeno. Il metodo di rifornimento mobile tramite autocisterne utilizzato all'estero è piuttosto improvvisato, e in Cina si stanno compiendo sforzi per costruire stazioni fisse per il rifornimento energetico. Ad esempio, la "Three Gorges Hydrogen Boat 1" si è rifornita presso una stazione integrata di produzione e rifornimento di idrogeno costruita su un molo interno. La stazione utilizza l'elettricità della centrale idroelettrica delle Tre Gole per elettrolizzare l'acqua e produrre idrogeno. La nave utilizza un braccio meccanico pieghevole per tirare un tubo ad alta pressione per il rifornimento di idrogeno.

Va notato che, a causa delle condizioni uniche di ogni bacino idrico, non è necessariamente obbligatorio scegliere il metodo di costruzione della stazione sopra menzionato. Un esperto del settore ha suggerito di optare per una soluzione più adatta alle proprie esigenze: da un lato, la costruzione di una stazione di rifornimento di idrogeno è costosa e le stazioni potrebbero non disporre di risorse energetiche adeguate, come nel caso della zona delle Tre Gole; dall'altro, il metodo di collegamento per il rifornimento deve garantire la massima sicurezza contro le perdite di idrogeno. Un'eventuale esplosione avrebbe conseguenze disastrose. Il trasporto diretto a bordo della bombola di idrogeno per la sostituzione tramite sollevamento non solo garantisce maggiore sicurezza, ma anche maggiore rapidità ed economicità. Questo potrebbe rappresentare un punto di partenza per lo sviluppo del mercato delle navi a idrogeno.

Attualmente, le immagini di navi a idrogeno si concentrano su piccole navi dimostrative ufficiali, navi turistiche, navi portacontainer, ecc., ma il mercato reale non è ancora stato aperto. Gaogong Hydrogen and Electricity ha appreso che al momento gli armatori sono riluttanti ad adottare navi a idrogeno, principalmente a causa dei costi troppo elevati.

A differenza delle automobili, ogni componente di una nave deve essere certificato e approvato dall'ente di classificazione, e il costo iniziale è molto elevato. A ciò si aggiungono i costi di ricerca e sviluppo tecnico e di iterazione, i costi di investimento e di esercizio, nonché i costi di manutenzione.

"Attualmente le navi a idrogeno sono principalmente prototipi dimostrativi, non destinate al mercato. Il costo è troppo elevato ed è difficile da accettare per gli armatori. Se ci fossero dei sussidi, potrebbero essere utilizzati, ma al momento non ce ne sono, e quindi non è possibile fare calcoli economici." Un esperto del settore ha dichiarato a Gaogong Hydrogen and Electricity che, per ridurre i costi, è comunque necessario migliorare l'affidabilità della tecnologia e dei prodotti, ma questo è un paradosso. I prodotti sono iterativi. Come possiamo migliorarli con così poche dimostrazioni? A meno che non si tratti di una "promozione ausiliaria" invece che di una "promozione principale".

Date le limitazioni tecniche, le navi che utilizzano una combinazione di energia elettrica e idrogeno potrebbero offrire grandi vantaggi in alcuni porti che hanno introdotto divieti sull'utilizzo di petrolio. Agendo come "propulsione ausiliaria" per le navi elettriche, potrebbero compensare i problemi di autonomia di queste ultime, accumulando al contempo esperienza pratica e fornendo feedback per la ricerca e lo sviluppo tecnologico.

Nel complesso, la promozione sul mercato delle navi a idrogeno ha ancora molta strada da fare. Ma non c'è motivo di essere troppo pessimisti. Attualmente, i paesi di tutto il mondo hanno requisiti sempre più stringenti in materia di emissioni di carbonio delle navi. Ad esempio, a partire dal 1° luglio 2024, la navigazione artica vieterà l'uso di olio combustibile pesante. In questo contesto, le navi a idrogeno si diffonderanno rapidamente negli oceani blu.

Il fatto è che la trasformazione del sistema energetico non si realizza dall'oggi al domani. Il settore deve affrontare i quattro principali problemi attuali e continuare a impegnarsi a fondo per risolverli dal punto di vista dell'esplorazione tecnologica, dell'ecologia industriale, della riduzione dei costi e della definizione degli standard. Ci sarà sempre un giorno migliore.