• time;2025-07-18 14:42:30

Сочетание водородной энергии и технологий на топливных элементах является важным стратегическим направлением для энергетического и энергетического преобразования в мире и важным стратегическим шагом для эффективного решения глобальной проблемы нехватки энергии и снижения загрязнения окружающей среды. Водородные топливные элементы могут использоваться как в качестве движущей силы судна, так и в качестве источника питания для судна, для таких судов, как паромы, суда снабжения, патрульные суда, грузовые суда и туристические суда. По сравнению с другими энергетическими вариантами, водородные топливные элементы имеют характеристики высокой эффективности, отсутствия загрязнения и низкого уровня шума и станут одним из предпочтительных источников энергии после двигателей внутреннего сгорания.

В настоящее время развитые страны и регионы, такие как ЕС, Япония и США, освоили основные технологии, связанные с водородной энергией и топливными элементами, и приступили к реализации ряда демонстрационных проектов, включая суда с водородным двигателем, чтобы продвинуть индустриализацию и коммерциализацию производства судов с водородным двигателем.

Глобальный прогресс водородных судов

ЕС

ЕС впервые реализовал стратегическое развертывание водородной энергетики, правительства всех стран продвигали исследования и разработки и демонстрацию технологий водородных топливных элементов для судов, которые первыми заняли командную высоту глобальной производственной цепочки. Официально выпущена водородная энергетическая стратегия ЕС, охватывающая всю производственную цепочку производства, хранения и транспортировки водорода, а также существующую инфраструктуру природного газа, технологии улавливания и хранения углерода с общим объемом инвестиций более 450 миллиардов евро. Что касается разработки водородных судовых технологий, то ЕС рассматривает топливные элементы и технологии хранения энергии как стратегические высокотехнологичные технологии, которые содействуют соответствующим конечным приложениям через различные инвестиционные проекты. Что касается комплектования судов с водородной энергетической установкой, ЕС планирует к 2030 году создать открытый рынок водорода для удовлетворения потребностей судов с водородной энергетической установкой в портах, терминалах, сетях водородных станций и крупногабаритном оборудовании для хранения водорода. Кроме того, правительства Германии, Норвегии и Франции активно содействуют созданию лабораторий энергетического моделирования и увеличивают субсидии на водородные энергетические технологии и инфраструктуру в рамках Энергетического фонда.

Япония

Япония активно осуществляет промышленную координацию, прилагает усилия для разработки крупномасштабных океанских водородных энергетических судов и двигателей, в целом строит водородные энергетические суда для всей промышленности цепного развития. Kawasaki Heavy Industries, Yanma Dynamics и Japan Engine Corporation совместно создали компанию HyEng, которая занимается разработкой морских водородных энергетических систем, разработкой международных стандартов и правил для систем снабжения водородным топливом, а также обслуживанием и эксплуатацией демонстрационных установок для водородных топливных двигателей. В целях содействия применению социализации водородной энергии Kawasaki Heavy Industries, Japan Valley Materials и другие компании совместно создали « Научно - исследовательскую ассоциацию по технологии цепочки поставок энергии с нулевым содержанием углеводородов (HYSTRA) » для проведения исследований и разработок в области применения водородной энергии, хранения жидкого водорода и других технологий, завершили эмпирические эксперименты по всей производственной цепочке сжиженного водорода « производство - транспортировка - разгрузка - хранение», ожидается, что цель коммерциализации цепочки

США

Водород и водородное топливо являются отличными решениями для сокращения выбросов углерода и обезуглероживания в судоходной отрасли, и их применение будет постепенно расширяться по мере того, как технологии применения топлива созреют и совершенствуются вспомогательные объекты. Гидроэнергетические суда обычно используются в озерах, внутренних реках, прибрежных и других сценах, в основном пассажирских судах, паромах, внутренних грузовых судов, буксиров и других типов; Разработка крупных водородных судов, таких как морские инженерные суда, морские роликовые суда и суперяхты, является текущей международной тенденцией, и подводные лодки также имеют хорошие перспективы для использования водородных топливных элементов.

На данном этапе водородные топливные элементы подходят для различных речных судов и могут служить как в качестве движущей силы для небольших судов, так и в качестве вспомогательной энергии для крупных судов; В основном тип протонного мембранного топливного элемента (PEMFC), уровень мощности по сравнению с традиционным дизельным двигателем имеет большой разрыв. Развитые страны успешно разработали и продемонстрировали применение различных типов судов с водородными двигателями, таких как немецкий круизный корабль « Алстервассер», японское рыболовецкое судно на топливных элементах, французская яхта « Energy Observer», американский паром « Water - Go - Round», южнокорейское туристическое судно « Gold Green Hygen» и другие; Последующие будут углублять исследования и применение, такие как норвежское морское инженерное судно « Ulstein SX190», Rolling Shipping « Topeka», итальянское испытательное судно « ZEUS» и так далее (см. рисунок ниже).

Технология мощности водородных топливных элементов продолжает развиваться, судовые высокоинтегрированные и мощные водородные топливные технологии все еще нуждаются в прорыве

В настоящее время мощность одной группы топливных элементов для судов с водородным двигателем составляет 100 киловатт, при погрузке обычно используется несколько каскадов топливных элементов, таких как круизный корабль « Алстервассер», оснащенный двумя группами ПЭМФК 48 кВт, подводная лодка 214 оснащена двумя группами ПЭМФК 120 кВт, отечественный речной грузовой корабль « Зеленая река Чжуцзян» предлагается оснастить четырьмя группами ПЭМФК 135 кВт. Система топливных элементов мегаваттного класса, как ключевое направление будущего развития, является основой для широкого применения топливных элементов на судах; Мощность системы топливных элементов, используемой на круизном судне « Топека» и морском инженерном судне « Ульштейн SX190», составляет 3 МВт и 2 МВт соответственно; Компания Barad Dynamics Systems разработала модуль морских топливных элементов мощностью 200 кВт, который может использоваться до шести групп, т.е. мощность системы топливных элементов может быть увеличена до 1,2 МВт.

Судовые системы топливных элементов обычно оснащены аккумуляторами определенной емкости для « пиковой засыпки» выходной мощности топливных элементов, например, круизный корабль « Алстервассер» оснащен аккумулятором 201,6 кВт · ч, паром « Water - Go - Round» оснащен аккумулятором 100 кВт · ч, а голландский концептуальный круизный корабль « AQUA » имеет аккумуляторную емкость 1,5 МВт · ч. Соответствующая системная модель может быть построена для оптимизации конфигурации аккумулятора в соответствии с потребностями в мощности судна в сочетании с характеристиками подачи энергии топливных элементов и аккумуляторов.

Основываясь на долгосрочном планировании водородной энергии и технологий топливных элементов, известные зарубежные компании, такие как Barade в Канаде, PowerCell в Швеции, Panasonic в Японии и Doushan в Южной Корее, разрабатывают и выпускают продукты топливных элементов и занимают лидирующие позиции в разработке и внедрении систем топливных элементов большой мощности для судов. Среди них Ballad, Канада, является мировым лидером в области протонных мембранных топливных элементов. Компания освоила основные технологии, такие как системы топливных элементов, мембранные электроды и биполярные пластины, а ее продукты топливных элементов широко используются в автомобилях на водородных топливных элементах.

В последние годы Barad начал компоновать рынки электроэнергии среднего и тяжелого класса, такие как грузовики, поезда и морские перевозки, а продукты топливных элементов постоянно внедряются. В последние годы Barrad запустил мощную систему водородных топливных элементов для судов. Система состоит из базовых модулей аккумуляторной системы мощностью 200 кВт, которые могут быть подключены к более мощным модулям аккумуляторной системы для удовлетворения потребностей судов в мощных приложениях.

Шведский PowerCell является ведущим мировым производителем стационарных и мобильных топливных элементов для разработки реакторов и систем. Компактная и модульная система реакторов на топливных элементах компании имеет высокую конкурентоспособность на современном рынке транспортных средств на топливных элементах. В последние годы компания PowerCell представила систему модулей водородных топливных элементов, предназначенную для судов. Мощность каждого модуля в системе составляет 200 кВт, и мощность мегаваттного уровня может быть достигнута путем параллельного подключения. Кроме того, японский Panasonic и южнокорейский Doushan также работают над проектами мощных морских водородных топливных элементов.

В целом, мощность морских водородных топливных элементов в настоящее время невелика, и для судов класса 10 000 тонн спрос на мощность составляет мегаватт, что намного выше, чем спрос на киловатт для автомобильных систем. В нынешних условиях, когда мощность одной батареи ограничена, требуется большое количество батарейных мономеров, учитывая ограниченное пространство на борту, технология интеграции морских высококомпактных и мощных водородных топливных элементов все еще нуждается в прорыве.

Известные зарубежные компании по производству топливных элементов

Европа, США, Япония и ЮжнаяКорея реализовали демонстрацию водородных топливных элементов на небольших судах, но пока нет демонстрационных примеров для крупных океанских судов

В настоящее время Франция, Германия, Бельгия, Япония, ЮжнаяКорея и другие страны реализовали пилотные и прикладные системы морских водородных топливных элементов, запустили несколько судов на водородных топливных элементах, более представительными являются французский « Energy Observer», немецкий « Alsterwasser», бельгийский « Hydroville». Большинство судов, работающих на водородных топливных элементах, в настоящее время являются пассажирскими судами, а демонстрационное применение технологии топливных элементов на морских транспортных судах или других крупных судах практически отсутствует. Это связано с тем, что современные технологии топливных элементов еще не отвечают требованиям к выходной мощности батареи, дальности полета и сроку службы для крупных океанских судов. Подводя итог, можно видеть, что в настоящее время суда на водородных топливных элементах все еще находятся на ранней стадии развития, и еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем они будут широко использоваться в судовом секторе. Однако нельзя отрицать, что эти построенные суда на водородных топливных элементах заложат хорошую основу для последующего развития судов на водородных топливных элементах.

За рубежом построены суда на водородных топливных элементах

• Недавние примеры судов с зеленой энергией в мире

650 миллионов субсидий! Норвежское зеленое судоходство стало крупнейшим победителем

Недавно правительство Норвегии запустило крупную программу финансирования на общую сумму около 918 миллионов норвежских крон (около 650 миллионов юаней), направленную на содействие переходу морской промышленности к низкоуглеродистой. Эти средства будутСосредоточение внимания на поддержке исследований и разработок и строительства судов, работающих на чистом топливе, таких как водород и аммиак« Зеленая модернизация» портовых сооружений знаменует собой существенный шаг в развитии устойчивого судоходства в странах Северной Европы.

В рамках этого раунда финансирования норвежское агентство Enova, финансируемое Министерством климата и окружающей среды, объявило о поддержке исследований и разработок четырех судов с водородным двигателем и двух судов с аммиачным двигателем. Среди них водородные энергетические проекты получили финансирование в общей сложности около 510 миллионов норвежских крон (около 360 миллионов юаней), а аммиачные энергетические проекты получили финансирование в размере 253 миллионов норвежских крон (около 180 миллионов юаней).

Первый в мире! Технология роторных труб для перевозки жидкого аммиака сертифицирована для сокращения выбросов более чем на тысячу тонн в год

China Shipping Group Jiangnan Shipbuilding самостоятельно разработала 93 000 кубических метров сверхбольшого жидкого аммиачного транспортного судна (VLAC) Роторная схема энергосбережения, недавно была принципиально одобрена британским Регистрационным обществом Llow (LR) (AIP), сталаПервая в мире коммерциализация этой технологии на судах, перевозящих жидкий аммиакА.

Эта схема с двумя фиксированными роторными трубами отвечает требованиям высоты воздушного пространства судна и оптимизирует зрение в слепой зоне, что, как ожидается, снизит энергопотребление хоста почти на 4% и сократит выбросы углекислого газа более чем на 1000 тонн в год на одном судне.

Первый корабль в мире! Введение в эксплуатацию речного грузового судна с гибридным использованием солнечной энергии

Голландская компания Wattlab и немецкая судоходная компания HGK запустили первое в мире речное грузовое судно с солнечным гибридом Blue Marlin. Корабль новаторски использовал 192 фотоэлектрические панели (пиковая мощность 35 кВт) как для бытового электричества, так и для высоковольтных двигательных установок.Первый в мире речной грузовой корабль с прямым приводомА.

Интеллектуальная система управления энергией в сотрудничестве с 4 дизельными двигателями для достижения электрического « пика», чтобы избежать запуска резервного блока при высокой нагрузке, значительно сократив потребление топлива и выбросы. В условиях легкого попутного течения судно может осуществлять даже полностью солнечную навигацию. По сравнению с рекордным солнечным грузовым судном « Helios» в 2024 году (который поддерживает только низковольтное бытовое электричество), « Blue Marlin» знаменует собой крупный прорыв в технологии гибридных судов.

Перевозка жидкого углерода перевернула! Затраты на запуск первой в мире цепочки по связыванию углерода с сухим льдом снизились на 60%

Датская компания DecarbonICE является пионером в создании полной цепочки транспортировки углерода с использованием твердых частиц сухого льда (CO2b), стоимость которых составляет лишь 1 / 20 от стоимости перевозки жидкого CO2b. В последнее время компания успешно завершила морские испытания из Дании в Исландию через стандартные контейнеры: 20 тонн сухого льда транспортируются в условиях атмосферного давления - 78,5 °C, ежедневные потери сублимации составляют всего 0,3%, весь процесс без холодильного оборудования под давлением.

Технология обеспечивает бесперебойное соединение грузовых, морских и железнодорожных мультимодальных перевозок, контейнеры могут перевозиться смешанным образом и не требуют безопасной зоны изоляции. В то время как подготовка сухого льда требует дополнительных затрат, комбинированные транспортные расходы на 60% ниже, чем у жидких судов с углекислым газом. В настоящее время компания продвигает свой первый коммерческий проект - транспортировку углекислого газа, улавливаемого электростанциями на биомассе.

Четыре крупнейшие морские ассоциации мира объединили усилия для создания альянса по электрификации меч означает нулевые выбросы с судов

Четыре основные международные морские организации - Международная ассоциация электрических судов (IEMA), Ассоциация по технологии судов с нулевым уровнем выбросов (ZESTA), Форум морских батарей (MBF) и Европейская ассоциация береговой энергетики (EOPSA) совместно запустили « Глобальный альянс по электрификации морского судоходства» (GAME), направленный на ускорение процесса электрификации внутренних, морских и коммерческих судов. Альянс, охватывающий более 250 организаций по всему миру, будет продвигать решения с нулевым уровнем выбросов посредством совместных исследований, пропаганды политики и промышленного сотрудничества.

Президент Союза подчеркнул:Электрификация судов имеет зрелые технологии и является самым прямым расширяемым путем сокращения выбросов в настоящее время"В". В ответ на такие болезненные моменты, как раздробленность политики и дефицит инфраструктуры, Альянс возьмет на себя инициативу по выпуску совместных « белых книг» и углублению сотрудничества в стратегических регионах, таких как Северная Америка, Европа и Индия. Президент Европейской ассоциации береговой энергетики отметил: « Поставка электроэнергии на берег является самым прямым инструментом обезуглероживания, и переход к электрификации уже является оперативной реальностью».

Источник: Форум сотрудничества Hydroid Bo и Haise Port