Combustibilul care ar putea transforma transportul maritim

Combustibilul care ar putea transforma transportul maritim

Industria navala emite in prezent 3% din toate gazele cu efect de sera. Pentru a mentine temperaturile in limite de siguranta, spun expertii, va trebui sa se decarbonizeze. Ar putea fi hidrogenul verde raspunsul?

A

De-a lungul unei portiuni de rau din nordul Belgiei, un mic feribot functioneaza cu un combustibil pe care multi spera ca ar putea detine cheia decarbonizarii navelor peste tot.

Combustibilul testat pe Hydroville, o naveta cu 16 pasageri care se deplaseaza intre Kruibeke si Anvers, este hidrogen. Hydroville a fost lansata acum trei ani ca fiind prima nava de pasageri alimentata cu hidrogen din lume. Motorul sau hibrid ii permite sa functioneze atat pe hidrogen, cat si pe motorina.

„Am decis pentru noi insine, uite, trebuie sa incepem cu el astazi, chiar daca inca nu exista cerere”, spune Roy Campe, director general la CMB.Tech, filiala de cercetare si dezvoltare a CMB, proprietarul Hydroville. „Trebuie sa incepem astazi pentru a ne asigura ca in decurs de 10 ani putem incepe deja sa producem toate navele noastre la un nivel scazut de emisii. Nu este un comutator de lumina pe care tocmai il rasuciti. ”

Hydroville este prima nava de pasageri alimentata cu hidrogen din lume (credit: CMB)

CMB construieste deja cateva alte barci cu hidrogen, inclusiv un feribot mai mare de 80 de persoane in Japonia, care va fi lansat la inceputul anului 2021.  

Sectorul ambarcatiunilor mici este un „teren de proba” excelent pentru extinderea solutiilor tehnologice curate pentru navele comerciale mari, potrivit Diane Gilpin, fondatoarea Smart Green Shipping Alliance. Navele emit in prezent 3% din toate gazele cu efect de sera si se estimeaza ca emisiile vor creste cu pana la 50% pana in 2050 daca industria continua pe o cale normala. Guvernele din 2018 s-au angajat sa reduca emisiile de transport maritim la jumatate pana in 2050, dar industria a incetinit pana acum sa puna in aplicare masuri pe teren.

S-ar putea sa-ti placa si:

  • Cum ar putea schimba lumea masinile zburatoare
  • Surprinzatorul combustibil nou care vine din Arabia Saudita
  • Cum hidrogenul transforma aceste mici insule scotiene

Este nevoie de multa energie pentru a transporta o nava prin apa – si exista un numar tot mai mare de nave pentru a transporta pe masura ce comertul mondial creste. Pentru a reduce emisiile, o parte din aceasta energie ar putea fi redusa prin nave folosind modele mai eficiente, instaland tehnologii de exploatare a vantului, mergand putin mai incet pentru a economisi combustibil sau pur si simplu transportand mai putine lucruri.

Array

Dar, in cele din urma, daca transportul maritim va decarboniza complet – si va trebui sa o faca daca lumea va ramane in limitele de temperatura sigure – trebuie sa gaseasca un inlocuitor pentru combustibilii fosili.

Daca trebuie sa mentinem lumea in limite de temperatura sigure, transportul trebuie sa gaseasca un inlocuitor pentru combustibilii fosili (Credit: Getty Images)

Programul CMB pentru hidrogen este unul dintre mai multe proiecte de transport maritim din intreaga lume care testeaza modul in care hidrogenul si alti combustibili din acesta, cum ar fi amoniacul si metanolul, ar putea fi folositi pentru a alimenta o industrie maritima cu emisii reduse de carbon din viitor. Acesti combustibili, impreuna numiti adesea combustibili „sintetici”, sunt vazuti ca o optiune deosebit de promitatoare, deoarece pot fi fabricati utilizand electricitate curata – cum ar fi energia solara sau eoliana – si arsi fara a emite gaze cu efect de sera.

De ce hidrogen?

Hidrogenul nu este singura optiune de combustibil alternativ, desigur. Biocarburantii – combustibili din materiale vegetale sau deseuri animale – sunt un alt lucru. Dar acestea au o gama larga de utilizari planificate in alte sectoare, in timp ce productia lor durabila este limitata, spune Tristan Smith, cercetator la emisiile de transport maritim la University College London.

Bateriile incarcate cu energie electrica regenerabila sunt o alta optiune. Dar vor exista probabil limite asupra distantei pe care acestea o pot alimenta; navele mari care traverseaza oceanele ar avea nevoie pur si simplu de prea multe baterii pentru a circula numai pe acestea.

Care lasa hidrogenul si alti combustibili sintetici din electricitate curata. Gazul este deja utilizat pe scara larga in procesele industriale din intreaga lume – cererea pentru acesta a crescut de trei ori din 1975. Dar aproape tot hidrogenul, care este deja utilizat intens in industrie, este produs folosind combustibili fosili. De fapt, 6% din gazele naturale globale si 2% din carbune sunt destinate in prezent productiei de hidrogen. In timp ce acest tip de hidrogen ar putea fi utilizat pentru alimentarea navelor cu emisii zero de la nava in sine, evident ca nu are continut scazut de carbon, deoarece combustibilii fosili sunt folositi pentru a-l produce.

Dar hidrogenul poate fi produs si fara combustibili fosili, folosind energie regenerabila pentru a imparti apa intr-un proces numit electroliza. Acest proces este costisitor si in prezent doar 0,1% din hidrogen este fabricat folosindu-l, dar aici se afla principala speranta pentru un combustibil de transport ecologic. „Hidrogenul verde poate fi cu adevarat lipsit de emisii pe intreaga durata a ciclului de viata”, spune Marie Hubatova, experta in emisiile de transport maritim la Fondul pentru apararea mediului.

„Asta inseamna din punctul in care combustibilul este extras sau produs pana la punctul de ardere.”

Uzina de testare a Toshiba produce hidrogen prin electroliza, mai degraba decat folosind combustibili fosili – un proces folosit pentru a produce doar 0,1% din hidrogen (Credit: Yoshikazu Tsuno / Getty Images)

Problema este ca, in acest moment, disponibilitatea hidrogenului verde nu exista, spune Xiaoli Mao, cercetator in echipa marina de la Consiliul International pentru Transporturi Curate (ICCT). „Producatorii de carburanti trebuie sa vada o cerere legitima pentru a investi in productia sa, deci este ca o problema de pui / ou – indiferent daca tehnologia navei se dezvolta mai intai sau partea de combustibil se dezvolta mai intai”, spune ea.

CMB in sine actioneaza deja ca un motor initial, construind propria statie de alimentare maritima pentru autoturisme, autobuze si nave cu hidrogen in portul din Anvers, care isi va produce propriul hidrogen folosind un electrolizator. „Mai intai trebuie sa aratam, uite, suntem clienti si suntem dispusi sa platim acea suma pentru hidrogen”, spune Campe. „Si apoi vezi,„ Oh, exista un caz de afaceri pentru electrolizere ”.

Cum functioneaza

Odata ce hidrogenul este produs, exista mai multe moduri in care poate fi utilizat pentru alimentarea navelor.

Poate fi ars intr-un motor cu ardere interna, asa cum face Hydroville in prezent. Un dezavantaj este faptul ca arderea oricarui aer in aer, care consta in mare parte din azot, produce inevitabil un anumit nivel de oxizi de azot – care sunt principalii poluanti ai aerului.

Transmisia Hydroville functioneaza prin hidrogen (credit: CMB)

Aceste emisii ar putea fi abordate prin montarea unui fel de dispozitiv de post-tratament, spune Mao. Dar hidrogenul poate fi utilizat si intr-o celula de combustibil – un dispozitiv care transforma chimic combustibilul in electricitate fara a fi nevoie sa-l arda, iar singura emisie este apa. „Principalele provocari de a face acest lucru sa functioneze pe o nava sunt doar sa o faca suficient de mare”, spune Smith, mentionand cheltuiala uriasa a instalarii de celule de combustibil suficiente pentru a alimenta o nava. “Exista o adevarata intrebare daca aceasta este sau nu o optiune care va functiona la scara navelor.”

Pot exista alte optiuni pentru hidrogen. O companie britanica, Steamology, se afla in stadiile incipiente ale dezvoltarii energiei electrice cu hidrogen alimentate cu abur. Aici, aburul creat prin arderea hidrogenului cu oxigen pur dintr-un rezervor este folosit pentru a conduce o turbina, generand electricitate. In prezent, tehnologia este testata in trenuri, dar are un potential puternic de a fi utilizata in sectorul de transport maritim, spun fondatorii sai. „Este destul de grosolan in multe privinte”, spune Matt Candy, CEO Steamology. „Deci, credem ca avem atat o solutie electrica cu abur. Nu avem oxizi de azot, suntem cu adevarat zero emisii. Dar trebuie sa trecem prin durerea arderii hidrogenului intr-un mediu cu oxigen. ”

In ciuda acestor tehnologii promitatoare, trecerea la combustibilul cu hidrogen nu vine fara provocari majore.

Pentru inceput, este extrem de inflamabil. CMB deruleaza programe de instruire pentru echipajul sau si pentru altii, analizand totul, de la modul de intretinere a unui sistem de hidrogen la bordul unei nave pana la modul de gestionare a sigurantei la incendiu. De asemenea, este foarte scump, desi costurile sale scad si vor necesita o capacitate suplimentara de energie electrica.

Deoarece hidrogenul este extrem de inflamabil, CMB trebuie sa-si instruiasca echipajul in noi protocoale de siguranta (credit: CMB)

Dar adevarata provocare pentru utilizarea acestuia la transportul pe distante lungi este cat de dificila este stocarea. Hidrogenul nu poate inlocui pur si simplu combustibilul bunkering din sistemul actual. Pentru a-l depozita la bordul unei nave sub forma de lichid, trebuie congelat folosind temperaturi criogenice de -253C (-423F), spune Hubatova. Si chiar si atunci, ocupa mult spatiu – de aproximativ opt ori mai mult decat cantitatea de motorina marina necesara pentru a da aceeasi cantitate de energie, conform analizei EDF.

Spatiul suplimentar necesar hidrogenului a cauzat ingrijorare in industrie ca ar putea fi nevoie sa degajeze marfurile pentru a face loc combustibilului. Dar o analiza a ICCT a constatat ca aceasta bariera ar putea fi depasita. Acesta a constatat ca 43% din calatoriile curente intre China si Statele Unite – una dintre cele mai aglomerate cai de transport maritim din lume – ar putea fi realizate folosind hidrogen fara a fi nevoie de spatiu de incarcare sau de a se opri de mai multe ori pentru a realimenta. Aproape toate calatoriile ar putea fi alimentate cu hidrogen doar cu modificari minore ale capacitatii de combustibil sau ale operatiunilor, a constatat.

Alternativa la amoniac

Hidrogenul este adesea folosit ca un termen general pentru combustibilii sintetici, dar multi experti considera ca o alta optiune este de fapt mai buna: utilizarea hidrogenului verde pentru a produce amoniac verde, un alt combustibil care poate fi ars sau utilizat intr-o celula de combustibil. Amoniacul este mult mai usor de depozitat decat hidrogenul (are nevoie de refrigerare, dar nu de temperaturi criogene) si ocupa aproximativ jumatate din spatiu, deoarece este mult mai dens. De asemenea, poate fi transformat inapoi in hidrogen la bordul unei nave, ceea ce inseamna ca ar putea fi incarcat si depozitat pe nava sub forma de amoniac, dar in cele din urma utilizat intr-o celula de combustibil cu hidrogen.

„In acest moment, cel mai bun pariu este sa transformam [hidrogenul] in amoniac, care este acest„ combustibil Goldilocks ”, spune Smith. „Amoniacul este mult mai ieftin de depozitat; il puteti depozita la un rezervor sub presiune, deci nu este nevoie sa aveti niciun fel de criogenie. Este doar o cantitate mica mai scumpa de fabricat decat hidrogenul. ”

O barca cu hidrogen experimentala de la Energy Observer din Franta testeaza tipurile de energie regenerabila (Credit: Peter Kovalev / Getty Images)

Avertismentele? In primul rand, amoniacul este toxic atat pentru oameni, cat si pentru viata acvatica, asa ca va fi nevoie de ingrijire. In al doilea rand, pasul suplimentar pentru a converti hidrogenul in amoniac va folosi mai multa energie electrica regenerabila, ceea ce va face ca amoniacul suplimentar sa fie mai scump.

Cu toate acestea, amoniacul este vazut de multi din industrie ca cea mai viabila optiune: un consortiu de companii a primit recent finantare din partea UE pentru a instala prima celula de combustibil alimentata cu amoniac pe o nava in 2023.

Hidrogenul verde in sine este deja scump si multa vreme s-au indoit daca ar putea fi vreodata suficient de ieftin pentru a vedea o utilizare pe scara larga ca combustibil. Dar reducerile uriase ale costurilor eoliene si solare din ultimii ani au contribuit la contestarea acestei opinii, unii experti prognozand ca costul hidrogenului verde va scadea semnificativ mai mult in urmatorul deceniu.

Schimbare necesara

Dupa un inceput letargic al actiunilor climatice din ultimele decenii, exista unele semne ca industria navala incepe sa acorde atentie riscurilor pe care le prezinta criza climatica. Potrivit lui Smith, procente mari din industrie cred acum ca vor trebui sa renunte la combustibilii fosili, iar combustibilii derivati din hidrogen, cum ar fi amoniacul, sunt considerate alternativele cele mai probabile. „Exista un milion de intrebari cu privire la modul in care ajungem de unde suntem astazi la acest obiectiv final”, spune el. „Dar ideea ca acolo ne indreptam, este acum foarte, foarte, foarte, foarte mainstream.”

Raman provocari majore pentru decarbonizare a industriei (Credit: Jerry Lampen / Getty Images)

Acest lucru este sustinut de grupuri precum Coalitia Getting to Zero, un grup de armatori, porturi si tari care s-au angajat sa introduca nave cu emisii zero pe rutele de mare adancime pana in 2030. La inceputul acestui an grupul a intocmit o lista de 66 de emisii zero piloti si proiecte demonstrative pentru transportul maritim in intreaga lume, multe implicand combustibili cu hidrogen. „Vor fi probabil grupul care va deschide cu adevarat vasele de hidrogen si amoniac pe o scara mai mare decat pilotii”, spune Hubatova. „Aceasta actiune de jos in sus este cu adevarat importanta, deoarece trimite semnalul corect catre industria larga.”

Dar, in absenta unei reglementari mai puternice pentru emisiile industriei de transport maritim, viteza decarbonizarii va fi limitata. „Rolul abordarii de sus in jos sub forma de reglementari este, de asemenea, crucial, deoarece va asigura ca toata lumea se transforma in zero-carbon, nu doar cei mai progresivi jucatori”, spune Hubatova.

De fapt, Smith sustine ca principala constrangere pentru emisiile de transport nu provine din barierele tehnologice, ci din procesul politic – cel mai semnificativ, Organizatia Maritima Internationala, organismul ONU responsabil pentru abordarea impactului climatic al transportului. „Avem optiuni: putem fie sa interzicem in mod progresiv combustibilii fosili pe nave, fie putem incerca sa stimulam piata combustibililor derivati de hidrogen”, spune el.

Smith insusi prevede trei etape in urmatorii 15 ani pentru combustibilii derivati de hidrogen in transportul maritim: o crestere a studiilor si a primelor categorii de acum pana in 2025; o absorbtie a hidrogenului de catre primii motori din industrie pana in 2030; apoi se lanseaza o scara mai larga dupa 2030, pe masura ce costurile scad si infrastructura pentru realimentare devine mai raspandita. Deja, companiile de transport maritim vorbesc despre comanda navelor „zero ready” care sunt gata sa se adapteze cu usurinta pentru amoniac, adauga el. „Mentalitatea lor este ca stiu ca peste 10 ani va trebui sa fac ceva pentru a conduce vasul pe amoniac”, spune el.

Rezultatul emisiilor de transport depinde de o gama intreaga de factori, de la reglementari pana la adoptarea altor tehnologii. Dar exista un numar tot mai mare de dovezi cu privire la cat de repede ar putea decarboniza sectorul de transport maritim daca si-ar propune, un raport major constata ca ar putea decarboniza aproape complet pana in 2035 folosind tehnologii cunoscute in prezent, inclusiv combustibili verzi alternativi, cum ar fi hidrogenul.  

Un raport a constatat ca transportul ar putea decarboniza aproape complet pana in 2035 folosind tehnologii cunoscute in prezent, inclusiv hidrogen (credit: CMB)

Gilpin considera ca sectorul ar putea reduce emisiile pana la jumatate pana in 2030. „Daca am trata aceasta situatie de urgenta climatica, asa cum am tratat situatia de urgenta Covid, atunci absolut am putea”, spune ea. „Dar noi nu, spunem„ Oh, este cam greu, hai sa avem o alta intalnire despre asta ”.”

Mao este de acord ca, pentru a asigura adoptarea pe scara larga a tehnologiei de expediere a emisiilor mai mici, sunt vitale reglementari obligatorii stricte. Chiar daca combustibilii cu hidrogen s-ar putea sa nu aiba o utilizare pe scara larga timp de un deceniu sau mai mult, spune ea, „chiar trebuie sa incepem acum”.

„Exista multe bariere, sa recunoastem”, spune ea. „Ar trebui sa alocam banii din cercetare pentru a face acest lucru o realitate in viitor.”

Alaturati-va unui milion de fani Viitor placandu-ne pe  Facebook sau urmati-ne pe  Twitter  sau  Instagram .

Daca ti-a placut aceasta poveste,  inscrie-te la buletinul informativ saptamanal bbc.com , numit „Lista esentiala”. O selectie selectata de povesti de la BBC Future, Culture, Worklife si Travel, livrate in casuta de e-mail in fiecare vineri.