Изучается возможность питания кораблей водородом из метанола

Прочитано: 116 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 голосов, среднее: 5,00 из 5)
Loading ... Loading ...


Судоходство является одним из самых быстрорастущих источников парниковых газов, и это побуждает судостроителей и операторов искать экологически безопасные альтернативные силовые установки. Исследователи Fraunhofer объединили усилия с партнерами для разработки концепции HyMethShip, в которой водород получают из метанола. Эта технология не требует наличия на борту больших емкостей с водородом, что делает ее намного безопаснее. В будущем это также может оказаться привлекательным решением для круизных лайнеров.

По данным Европейского агентства по окружающей среде, на морской транспорт приходится более трех процентов от общего объема выбросов углерода в Европейском Союзе. Только в 2019 году выбросы достигли 144 млн тонн CO 2 . Это может показаться не таким уж большим, но судоходство уже много лет является одним из самых быстрорастущих источников выбросов парниковых газов из-за резкого роста объема торговли. В результате судостроители и операторы по всему миру ищут экологически безопасные альтернативы обычным судовым двигателям, работающим на жидком топливе или дизельном топливе. В этом контексте акцент все больше смещается в сторону зеленого водорода как экологически чистого источника энергии. Однако перевозка больших и тяжелых специальных резервуаров, содержащих водород под давлением, в открытом море всегда сопряжена с определенным риском.

Исследователи из Фраунгоферовского института керамических технологий и систем IKTS совместно с партнерами разработали технологию, использующую водород в качестве двигателя с нулевым уровнем выбросов и позволяющую избежать этих недостатков. Проект HyMethShip, финансируемый ЕС, использует метанол в качестве носителя жидкого водорода. В этой концепции судно заправляется метанолом в порту. На борту водород получают из метанола в процессе паровой конверсии и используют для судовых двигателей. «Таким образом, мы убиваем двух зайцев одним выстрелом: у корабля двигательная установка практически с нулевым уровнем выбросов, и нет необходимости в большом и потенциально опасном водородном баке», — объясняет доктор Бенджамин Ягер из группы катализа и синтеза материалов в ИКТС Фраунгофера.

Заправиться метанолом, сжечь водород

Техническим центром системы является реактор. Метанол смешивают с водой, затем испаряют с применением тепла и подают в предварительно нагретый реактор, где смесь метанола и воды преобразуется в водород и СО 2 .. Когда речь идет о разделении водорода и проектировании реакторов, Fraunhofer IKTS может поделиться своим многолетним опытом в технологии мембранных процессов. Исследователи Фраунгофера разработали керамическую мембрану, покрытую углеродом. Молекулы водорода выходят через очень тонкие поры мембраны, в то время как более крупные молекулы углекислого газа остаются. В этом процессе водород достигает уровня чистоты более 90 процентов. Затем он подается в двигатель, который приводится в действие путем сжигания в обычном двигателе внутреннего сгорания и не производит абсолютно никаких выхлопных газов, вредных для климата.

Концепция процесса, использованная в проекте, включает в себя два дополнительных гениальных элемента дизайна, которые оптимизируют систему. Во-первых, отработанное тепло двигателя используется для обогрева реактора, что значительно повышает эффективность системы. Во-вторых, оставшийся диоксид углерода возвращается в жидкое состояние после реактора и подается в пустые резервуары для метанола. Когда судно прибывает в порт, CO 2 подается в резервуары и затем может использоваться для следующего процесса синтеза метанола.

«Метанол — идеальный носитель водорода для морских перевозок. Его энергетическая плотность в два раза выше, чем у жидкого водорода, поэтому бортовые резервуары для метанола должны быть вдвое меньше. Его также можно безопасно транспортировать: даже если бак протечет, не представляет серьезного риска для окружающей среды», — говорит д-р Бенджамин Ягер, эксперт IKTS в этой области.

Во время разработки одной из технических задач было увеличение размера керамических мембран, чтобы их можно было использовать в контексте силовой установки, необходимой для судовых двигателей. Исследователям удалось увеличить длину мембраны со 105 мм до 500 мм, что позволило увеличить мощность двигателя до 1 МВт. Среднесрочной целью является разработка двигательных установок мощностью 20 МВт и выше.

Экологически чистые поездки на паромах и круизных лайнерах

Силовая установка с нулевым уровнем выбросов была бы идеальной для паромов, курсирующих по фиксированным маршрутам между двумя портами, где в каждом порту есть собственная заправочная станция метанола. Однако эта технология также может стать привлекательным будущим решением для контейнеровозов и круизных лайнеров. Пассажиров, заботящихся об окружающей среде, привлекут экологически чистые круизы с нулевым выбросом парниковых газов и отсутствием больших воронок, из которых в воздух выбрасывается сажа от процесса сгорания мазута.

В финансируемом ЕС проекте HyMethShip компания Fraunhofer IKTS работала с рядом партнеров. Центр компетенции по крупным двигателям (LEC) в Граце, Австрия, отвечал за общую координацию проекта, а стартап SES-HyDepot eU в Инсбруке управлял небольшим испытательным центром для проверки основного технического процесса. Кристиан Майр, генеральный директор SES-HyDepot, настроен оптимистично: «Испытания показали, что водород можно получать на основе метанола. Это открывает перспективы в среднесрочной перспективе для судов и их значительных энергетических потребностей».

Отрасль начинает подвергаться растущему политическому давлению в контексте энергетического перехода и Европейского зеленого соглашения. В 2020 году Европейский парламент призвал судоходные компании значительно сократить свои выбросы. Благодаря своей водородной двигательной установке с нулевым уровнем выбросов проект HyMethShip может внести важный вклад в этом отношении. Есть потенциальные приложения и в других отраслях. Принцип получения водорода из метанола также может применяться в ряде сценариев в химической промышленности.

Изучается питание кораблей водородом из метанола



Новости партнеров