燃料电池很快会用于船舶推进吗？

　　对于大多数人来说，挪威因其鼓舞人政治体系和风景如画的峡湾而闻名，但事实上，挪威正大力推进可持续航运研发，以期成为全球海事领域领导者。挪威不久前承诺，到2026年消除海湾地区的航运排放。

　　为此，瑞士技术巨头ABB正与欧洲最大的独立研究机构之一SINTEF展开合作，测试氢燃料电池作为船舶推进能源的可行性。

　　ABB和SINTEF的合作项目于2018年11月启动，当前仍处于初期阶段，但合作双方对合作前景充满期待，预计世界上第一艘氢动力渡轮将于2021年在挪威西海岸开始运营。

　　从无到有的研发研发探索

　　现阶段，SINTEF挪威特隆赫姆实验室的研究人员，正在尝试扩大和优化燃料电池和电池组合，为氢能技术未来的海上应用奠定基础。

　　“必须要接受的现实是，当前船舶用氢燃料电池的安装规模非常小，仅约100千瓦，关于燃料电池的海上应用性能，没有任何有效的实际经验数据能提供参考。”

　　SINTEF海事能源系统研究经理Anders Valland表示：“目前氢燃料电池可见的潜力是，在纯电池续航不足的情况下，可作为距离扩展器。这适用于低速或短距离航行的较小船只。”

　　因此研究部门的关键目标是实现氢燃料电池技术在大型、兆瓦级系统以及海事部门中的运用。

　　ABB Marine & Ports全球储能和燃料电池产品经理Jostein Bogen补充:“另一个研发的关键目标是，如何优化燃料电池堆的效率、可靠性和寿命，以及加强对燃料电池装置、能量储存的掌控。”

　　现有的研发方式是，通过建模和模拟，使用实验室以及可执行X-in-the-loop测试的模拟器，在引入实际系统之前，探索不同的船舶应用情景及对应能量系统配置情况。

　　目前，研发团队已经建造了一所全新的燃料电池实验室，用于客船大型氢动力解决方案研发，作为船上现有推进系统的附加装置，协助海上混合能源系统实验室的研发工作。

　　无法回避的4大技术障碍

　　由于全球海事用燃料电池技术、研发、推广经验都十分有限，ABB和SINTEF的研发合作也承受着来自安全、系统平衡、能耗平衡、基础设施缺失等方面的众多技术考验。

　　首当其冲的是燃料电池堆栈的大小、以及相对简单的系统平衡问题。根据Valland的说法，对于拥有多个燃料电池的系统来说，保持燃料电池的平衡将尤为重要。

　　与此同时，“必须妥善地解决安全问题。”Valland表示：“有几个倡议正在研究这一问题，这可能最引起国际海事组织(IMO)IGF规则的更新，包括船用氢气规则。”

　　此外，尽管环境的影响非常小，但船用氢能的能耗量非常大。“氢气每千克能量含量非常高，但其密度特性意味着即使是最稠密的液体形式，每立方米氢也只能获得80千克燃料。”Valland表示：“从能源的角度看，这意味着氢气的能量比当前所知的任何燃料都要少。”

　　基础设施和价值链的缺失同样对船用燃料电池的开发造成阻碍，甚至影响ABB和SINTEF的研发合作项目进展。

　　Bogen直言，当前海上燃料电池的运用局限性在于扩大氢气供应链，包括对大型液化氢(LH2)运输解决方案、氢气大规模车载存储技术的研发不足。

　　具有巨大潜力的“边缘概念”

　　尽管如此，船用燃料电池技术正在获得越来越大的关注。

　　Bogen表示：“尽管存在现实困难，但海洋产业的氢能应用前景仍十分诱人，大量客户正在寻求减少排放的解决方案。在这个项目中，重要的是与不同的船主合作，以便于测试各种船舶操作，并尝试不同的发电厂配置和控制策略。”

　　当然，挪威政府也对船用燃料电池项目开发给予了大力支持，包括政策的倾斜以及公共拨款。

　　但由于安全、基础设施、可用性和成本的问题仍悬而未决，航运业的整体回应显得冷静，这让国际范围内，氢能在海事领域的开发应用呈现出微妙的“边缘概念”。

　　在实现可持续运输看起来仍漫长和困难的情况下，特隆赫姆的研究人员计划将开发重点放在燃料电池寿命，以及未来2-3年的控制系统优化上。研究人员、政府和行业的合作也将被进一步强调。

　　尽管看起来困难重重，但Valland仍表示：“一旦未来某个时间开发出丰富的零排放能源，氢气可能会成为重要的能源载体，对海运业产生更大的影响。”

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