«Четыре основные проблемы» водородных судов

В этой ситуации у судов, работающих на водороде, открываются перспективы развития. Чтобы воспользоваться этой возможностью, многие отечественные компании, занимающиеся топливными элементами, ускоряют запуск морских топливных систем и получают сертификаты соответствия от классификационных обществ. Одновременно появляются и хорошие новости о строительстве и спуске на воду судов, работающих на водороде. Однако в настоящее время суда, работающие на водороде, в основном представляют собой небольшие демонстрационные проекты на внутренних реках и в прибрежных водах, что далеко от ожидаемого широкого применения в отрасли. Это связано главным образом с тем, что разработка судов, работающих на водороде, по-прежнему сталкивается с четырьмя основными проблемами: необходимо проверить технологию энергетической системы, технология хранения водорода с трудом удовлетворяет спрос, метод гидрирования сложен, а сценарий применения трудно расширить. Как преодолеть этот тупик?

В центре внимания отраслевых дискуссий находится вопрос о необходимости специализации на морских топливных элементах. Некоторые считают, что прямое использование автомобильных топливных элементов позволит сэкономить средства и повысит эффективность. Необходимо лишь усовершенствовать систему в соответствии с типом судна и адаптировать её к условиям эксплуатации.

Другая точка зрения заключается в том, что суда и транспортные средства находятся соответственно в водной и наземной среде, и условия их эксплуатации существенно различаются. Морские водородные топливные элементы нельзя напрямую перенести в автомобильные водородные топливные элементы. Необходимо специально проектировать и модернизировать их с учетом сложной водной среды судна, большого потребления водорода, большой дальности плавания и требований безопасности, чтобы ускорить внедрение водородных судов с силовыми установками, адаптированными к морским условиям.

Для системы хранения водорода на море необходимо выбрать конкретный источник водорода в зависимости от акватории, типа судна, требований к выбросам и т.д. В настоящее время технология хранения водорода в баллонах высокого давления (35 МПа) достаточно развита. Некоторые специалисты предлагают сначала использовать именно эту технологию, чтобы обеспечить более надежную работу системы.

Однако это предложение встретило сопротивление. Морская система хранения водорода предъявляет очень высокие требования к плотности энергии. Плотность энергии и долговечность хранения газообразного водорода не могут удовлетворить потребности судов, работающих на водороде. Высшее руководство одной компании четко заявило, что они предпочитают жидкую форму с высокой плотностью энергии: «Объемная плотность энергии газа всегда ограничена, поэтому в будущем я с оптимизмом смотрю на хранение жидкого водорода, жидкого аммиака, метанола и даже органического жидкого водорода».

В настоящее время методы заправки водородом судов включают производство и использование водорода на борту, заправку в доках, а также подъем и замену водородных баллонов. Используемый за рубежом метод мобильной заправки автоцистернами довольно произволен, и в Китае предпринимаются попытки создания стационарных станций для пополнения запасов энергии. Например, судно «Водородный катер 1 из Трех ущелий» заправлялось на построенной им самим интегрированной станции по производству и заправке водородом на внутреннем причале. Станция использует электроэнергию электростанции «Три ущелья» для электролиза воды с целью получения водорода. Судно использует складной механический манипулятор для протягивания шланга высокого давления для заправки водородом.

Следует отметить, что из-за уникальных условий каждого акватория выбор вышеупомянутого метода строительства станции не является обязательным. Эксперт отрасли предложил выбирать в соответствии с собственными условиями: с одной стороны, строительство водородной заправочной станции обходится дорого, и станции могут не располагать такими энергетическими ресурсами, как в районе Трех Ущельев; с другой стороны, способ подключения к заправочной станции также должен строго предотвращать утечку водорода. В случае взрыва последствия будут катастрофическими. Если водородный баллон будет доставляться на борт для замены непосредственно подъемным способом, это будет не только безопаснее, но и быстрее и экономичнее. Это может стать отправной точкой для открытия рынка судов, работающих на водороде.

В настоящее время примеры использования судов, работающих на водороде, сосредоточены в основном на небольших демонстрационных официальных судах, экскурсионных судах, контейнерных перевозках и т.д., но реальный рынок еще не открыт. Как стало известно изданию Gaogong Hydrogen and Electricity, в настоящее время судовладельцы неохотно внедряют суда, работающие на водороде, главным образом из-за слишком высокой стоимости.

В отличие от автомобилей, каждый компонент судна должен быть сертифицирован и одобрен классификационным обществом, и первоначальные затраты очень высоки. Кроме того, существуют затраты на технические исследования и разработки, а также на доработки, инвестиционные и эксплуатационные расходы, а также расходы на техническое обслуживание.

«Сейчас суда, работающие на водороде, в основном находятся на стадии демонстрации, а не выхода на рынок. Стоимость слишком высока, и судовладельцам трудно с этим смириться. Если бы были субсидии, их можно было бы использовать, но сейчас субсидий в этом отношении нет, и экономические расчеты невозможны». Высокопоставленный представитель отрасли сообщил газете Gaogong Hydrogen and Electricity, что для снижения затрат по-прежнему необходимо повышать надежность технологий и продукции, но это парадокс. Продукция создается итеративно. Как мы можем улучшать ее при таком малом количестве демонстраций? Разве что это будет «вспомогательное продвижение» вместо «основного продвижения».

В условиях технических ограничений суда, использующие комбинацию электроэнергии и водородной энергии, могут иметь значительные преимущества в некоторых портах, где введены запреты на использование нефти. Выступая в качестве «вспомогательной силовой установки» для электросудов, она может компенсировать недостатки, связанные с проблемами автономности электросудов, и одновременно накапливать опыт практического применения и способствовать исследованиям и разработкам в области технологий.

В целом, продвижение судов, работающих на водородном топливе, на рынке еще далеко от завершения. Но не стоит быть слишком пессимистичным. В настоящее время страны по всему миру предъявляют все более строгие требования к выбросам углекислого газа судами. Например, с 1 июля 2024 года в Арктике будет запрещена эксплуатация мазута. В этом случае суда на водородном топливе в будущем стремительно ворватся в «голубой океан».

Дело в том, что трансформация энергетической системы не происходит в одночасье. Отрасли необходимо решить четыре основные проблемы, существующие сегодня, и продолжать усердно работать над их решением с точки зрения технических исследований, промышленной экологии, снижения затрат и установления стандартов. Светлый день обязательно настанет.