Η Maritime's Αναζήτηση για το Ιερό Δισκοπότηρο της Εναλλακτικής Ενέργειας

Πνευματικά δικαιώματα STOCK STUDIO/AdobeStock

Η ναυτιλιακή βιομηχανία εργάζεται με μια ενιαία πηγή καυσίμου για πάνω από έναν αιώνα και με τη βιασύνη να τηρήσει τα πρότυπα εκπομπών τόσο στην εγχώρια όσο και στην ξένη αγορά, η προσαρμογή στην τρέχουσα λίστα εναλλακτικών καυσίμων θα παρουσιάσει σημαντικά προβλήματα. Κάθε αγορά έχει τα προβλήματά της είτε γαλάζιο, καφέ, παράκτια, ξένη ή εγχώρια.

Επιλέξτε οποιοδήποτε από τα μεγαλύτερα ναυπηγεία παγκοσμίως και ο βασικός σχεδιασμός του πλοίου bluewater θα περιλαμβάνει έναν μεγάλο δίχρονο κινητήρα καύσης.

Η αφαίρεση αυτού του ενιαίου συστήματος πρόωσης από την τρέχουσα κατασκευή πλοίων για να πληροί τα πρότυπα εκπομπών θα ήταν καταστροφικό για την κερδοφορία των ναυπηγείων.
Πρώτον, πρέπει να συνειδητοποιήσουμε ότι το τρέχον χρονικό πλαίσιο εκπομπών δεν θα τηρηθεί και οι παραγγελίες δεύτερου πλοίου θα συνεχίσουν να περιλαμβάνουν αυτόν τον τύπο πρόωσης στο εγγύς μέλλον.

Η συζήτηση για την κλιματική αλλαγή και τις εκπομπές των πλοίων φτάνει ήδη από το 2012, με μια ανάλυση της αμμωνίας ως στρατιωτικού καυσίμου. Ο γιατρός William Ahlgren όρισε τη μετάβαση από τα ορυκτά καύσιμα ως «στρατηγική διπλού καυσίμου». Η ανάλυση συνδύασε τις πηγές ενέργειας από ορυκτά καύσιμα με την ηλεκτρική ενέργεια και η έρευνα παρουσίασε τρεις στρατηγικές για ένα εναλλακτικό ενεργειακό μέλλον:

• οικονομία υδρογόνου που συνδέει ηλεκτρική ενέργεια και καύσιμο υδρογόνου,
• μια πλήρη ηλεκτρική οικονομία, και
• μια στρατηγική διπλού καυσίμου που επιτρέπει την εισαγωγή υγρών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Η «στρατηγική διπλού καυσίμου» βασίστηκε στην ικανότητα της υγρής αμμωνίας ή της μεθανόλης να είναι συμβατή με την τρέχουσα ενεργειακή υποδομή. Η ναυπηγική βιομηχανία αγκάλιασε την ιδέα και συνέχισε την ανάπτυξη της δίχρονης καύσης ενσωματώνοντας αρχικά LNG διπλού καυσίμου. Όπου η συζήτηση για τις εκπομπές και οι ρυθμιστικοί στόχοι μιλούσαν στο ZERO, η στρατηγική ήταν μια έννοια σταδιακής «μετάβασης». Το μηδέν δεν θα μπορούσε να επιτευχθεί χωρίς το «ηλεκτρικό» εξάρτημα και ελάχιστοι, αν οποιοσδήποτε από τους παγκόσμιους κατασκευαστές, ήταν έτοιμοι να αναλάβουν αποθήκευση μπαταρίας και ενέργειας στα επίπεδα ισχύος που απαιτούνται για να παραμείνουν ανταγωνιστικοί.

Υπάρχουν κυριολεκτικά εκατοντάδες αναφορές για παραδόσεις «διπλού καυσίμου» μέχρι σήμερα. Ωστόσο, το «διπλό» σε αυτό το σημείο της μετάβασης ήταν ένα εναλλακτικό μείγμα καυσίμου και ορυκτών καυσίμων και υπάρχουν λόγοι για αυτό.

Το απλό μάντρα «Holy Grail» ήταν υδρογόνο. Δεν είναι τόσο δύσκολο να γίνει κατανοητό, καθώς όλες οι μελλοντικές εναλλακτικές λύσεις ενέργειας έχουν δεσμό υδρογόνου. Ξεκινήστε με τον προσδιορισμό της πραγματικής πυκνότητας καυσίμου και της διαθέσιμης ενέργειας στα νέα εναλλακτικά καύσιμα παραγωγής της BTU. Είτε η επιλογή είναι αμμωνία, μεθανόλη, LNG, βιολογικό ή υδρογόνο, κανένα δεν ανταποκρίνεται στην πυκνότητα και την ενέργεια του απλού πετρελαίου ντίζελ θαλάσσης. Στην πραγματικότητα, τα περισσότερα παρέχουν το 50% ή λιγότερο. Προσθέστε ότι κανένα δεν πληροί το «μηδέν» στην τρέχουσα κατάστασή του και δεν θα παραδοθεί σε μια προτεινόμενη «πράσινη» μορφή.

Το πρόβλημα της πυκνότητας από μόνο του δημιουργεί προβλήματα στην κατασκευή πλοίων. Λιγότερη ενέργεια απαιτεί μεγαλύτερες δεξαμενές καυσίμου και την ανάγκη μεταφοράς περισσότερων καυσίμων. Περισσότερα καύσιμα, λιγότερο φορτίο – λιγότερο φορτίο, μικρότερο κέρδος. Και το πρόβλημα συνεχίζεται με την τοποθέτηση των νέων δεξαμενών καυσίμου και πώς επηρεάζεται η σταθερότητα, η αποθήκευση, η επένδυση και το βύθισμα. Το πρόβλημα μπορεί να λυθεί με τη διατήρηση των σημερινών επιπέδων αποθέματος καυσίμων και την αύξηση του αριθμού των εργασιών ανεφοδιασμού καυσίμων. Πρόβλημα που σχετίζεται με το εναλλακτικό καύσιμο που επιλέχθηκε και με το εάν το πρότυπο εμπορίας πλοίων παρέχει την υποδομή για να επιβεβαιώσει ότι το καύσιμο είναι διαθέσιμο στα λιμάνια ανεφοδιασμού καυσίμων. Θα διαπιστώσετε ότι η πλειονότητα των σημερινών λιμένων δεν μπορεί να κάνει αυτόν τον ισχυρισμό για μεθανόλη, υδρογόνο, αμμωνία ή LNG. Προσθέστε την απαίτηση καυσίμου πιλότου κατά την ανάφλεξη και το πετρέλαιο ντίζελ ναυτιλίας είναι το πραγματικό «διπλό» και χρειαζόμαστε δύο τύπους δεξαμενών καυσίμου.

Με πολλά νέα κατασκευαστικά έργα που προσπαθούν να συμμορφωθούν με τους κανονισμούς εκπομπών ρύπων, το γεγονός ότι συνεχίζουμε με έναν μόνο μεγάλο δίχρονο κινητήρα καύσης, αποτελεί το πιο δύσκολο εμπόδιο. Η περιγραφή «διπλού καυσίμου» θα είναι ένα εναλλακτικό καύσιμο και ένα ορυκτό καύσιμο σε μια μακρά μεταβατική περίοδο.

Αρκετά καιρό που τα κορεατικά ναυπηγεία πιστεύουν ότι η «δέσμευση άνθρακα» θα είναι το επόμενο βήμα για να διατηρηθεί ζωντανός ο τυπικός σχεδιασμός. Η μετάβαση στο LNG στους κινητήρες εσωτερικής καύσης ήταν πάνω από δύο δεκαετίες και η χρήση του συνεχίζει να αυξάνεται. Λάβετε υπόψη τώρα ότι ο πρώτος μεγάλος δίχρονος κινητήρας καύσης αμμωνίας ολοκλήρωσε μόνο μια επιτυχημένη λειτουργία φορτίου 25% έως 100% σε ένα κρεβάτι δοκιμής τον Φεβρουάριο του 2025 και το φως «μηδέν» στο τέλος της σήραγγας γίνεται πιο αμυδρό. Το τέλος της μεταβατικής περιόδου είναι πολύ μακριά και θα συνεχίσουμε να ανεφοδιάζουμε πετρέλαιο ντίζελ τα επόμενα χρόνια.

Υπάρχουν επίσης κίνδυνοι για την ασφάλεια και απαιτούν σημαντικές αναθεωρήσεις στον αερισμό, την προστασία του προσωπικού και την εκπαίδευση. Οι ατμοί της αμμωνίας είναι τοξικοί και η κατανομή της από και προς την πηγή πρόωσης αποτελεί μεγάλη ανησυχία. Η αμμωνία έχει υψηλότερο σημείο ανάφλεξης, αν και μικρότερη έκρηξη όταν αναμιγνύεται με αέρα. Οι ατμοσφαιρικοί υπολογισμοί για την παράκαμψη ανάφλεξης ή έκρηξης είναι πολύ διαφορετικοί από το τυπικό ντίζελ θαλάσσης ή το μαύρο πετρέλαιο.

Από την πλευρά του υδρογόνου του καυσίμου, η πυκνότητα του συμπιεσμένου υδρογόνου προσθέτει δυσκολία και κόστος στη μεταφορά του αερίου στο δοχείο και στην αποθήκευση όταν φυλάσσεται. Η ρευστοποίηση του Υδρογόνου και η κρυογονική χρήση του (παρόμοια με την αμμωνία ή το LNG), προσθέτει ένα άλλο σημαντικό κόστος τόσο για την υγροποίηση όσο και για την επαναεριοποίηση. Με όλες αυτές τις νέες αποφάσεις πρέπει να υποστηρίξουμε την πρωτοβουλία «Wel to Wake» – η χρήση ενέργειας για τη δημιουργία της «νέας ενέργειας» πρέπει να περιλαμβάνεται στον τελικό υπολογισμό των εκπομπών, όπως και η σημαντική διαταραχή του κόστους για την κατασκευή πλοίων.

Οι μικρότερες αγορές σκαφών εργασίας, ρυμουλκών και πορθμείων είναι πολύ πιο μπροστά στην αναζήτηση του Αγίου Δισκοπότηρου σε σημείο που μπορούν σχεδόν να πουν «διάλεξες σοφά». Πολλοί από τους κατασκευαστές τετράχρονων κινητήρων παράγουν νέα προϊόντα που κυμαίνονται από την ικανότητα μεθανόλης έως την ολοκλήρωση των αγνωστικών κινητήρων καυσίμου.

Η Cummins έχει λάβει την έγκριση επί της αρχής για τους κινητήρες QSK60 IMO II/III έτοιμους με μεθανόλη με εύρος ισχύος από 2000 – 2700 ίππους. Άλλα έργα έχουν αναλάβει την παραγωγή υδρογόνου επί του σκάφους και την ενσωμάτωση κυψελών καυσίμου, EV Hybrid και μπαταρίας για την επίτευξη των στόχων εκπομπών. Αυτή η παράκτια αγορά σκαφών εργασίας και πορθμείων έχει ξεπεράσει τα διπλά καύσιμα και έχει προχωρήσει σε αναθεωρήσεις της ηλεκτρικής πρόωσης, όπως είχε προβλεφθεί το 2012.

Πέρα από τα ζητήματα λειτουργίας του πλοίου και πρόωσης, πρέπει επίσης να εξετάσουμε προσεκτικά τους πραγματικούς προμηθευτές καυσίμων και τις εταιρείες ανεφοδιασμού καυσίμων που υπάρχουν. Με τη βιομηχανία κρουαζιέρας να αγκαλιάζει το LNG διπλού καυσίμου, έχουμε δει συνεχείς παραγγελίες και προμήθεια φορτηγίδων και πλοίων ανεφοδιασμού LNG για την υποστήριξη των παραδόσεων LNG. Αυτό που λείπει στις αγορές των ΗΠΑ είναι η απαραίτητη χωρητικότητα «φορτηγίδας αποθήκης» για την παράδοση αμμωνίας, μεθανόλης ή βιοκαυσίμων. Η ανάπτυξη αυτής της υποδομής υπερβαίνει κατά πολύ την ικανότητα αποθήκευσης στην ξηρά στα λιμάνια των καυσίμων. Απαιτούνται ειδικές επικαλύψεις δεξαμενών που εφαρμόζονται στις φορτηγίδες για ορισμένα βιοκαύσιμα ή μεθανόλη μαζί με τα φορτία χημικής βάσης που χρειάζονται για την ανάμειξη των βιολογικών συστατικών. Η αμμωνία θα απαιτήσει παρόμοια κρυογονική υγροποίηση όπως απαιτείται για το LNG. Θα χρειαστούν προηγμένες επικαλύψεις πολυμερών όπως η "Marine Line" για μεθανόλη, αιθανόλη ή μεθυλεστέρες λιπαρών οξέων. Οι ξένοι στόλοι μπορούν να παραδώσουν αυτά τα μείγματα και χημικά στις ΗΠΑ Ωστόσο, ο εγχώριος στόλος πρέπει τώρα να κατασκευάσει και να ανταποκριθεί στα νέα φορτία προκειμένου να καλύψει τη ζήτηση διανομής.

Η ταχύτερη διαδρομή για έναν αερομεταφορέα για να διατηρήσει μια βαθμολογία «Δείκτης Έντασης Άνθρακα» σε υπάρχοντα πλοία θα είναι η μετάβαση στο Bio. Αυτή η κίνηση θα υποστηρίξει και πάλι τη στρατηγική διπλού καυσίμου και θα επιτρέψει σε έναν ιδιοκτήτη ή χειριστή να διεκδικήσει μείωση των εκπομπών. Κάθε μικρή προσπάθεια μας βοηθά να πετύχουμε τους κλιματικούς μας στόχους. Πέρα από την ανάλυση του 2012 βρίσκεται μόνο η Πυρηνική για να φτάσει στο «Μηδέν» και να μην κάνει λάθος, η συζήτηση για το πώς αυτή η αλλαγή πρόωσης θα επηρεάσει την κατασκευή πλοίων βρίσκεται ήδη σε εξέλιξη.