Navele electrice De ce în curând va fi folosit mai puțin motorină în larg - WiWo

Motorina devine, de asemenea, o problemă de mediu pe mare. Cu acționările electrice pentru feriboturi și croaziere de lux, companiile de transport maritim vor să schimbe cursul - cel puțin parțial.

Lumi noi: pasagerii de pe MS Roald Amundsen, aici o simulare, vor putea în curând să se bucure de Antarctica fără zgomot al motorului datorită tehnologiei hibride.
Sursa: presa

Va fi o călătorie inițială specială când MS Roald Amundsen va pleca din Chile în octombrie 2018. Nava de expediție a companiei de transport maritim norvegian Hurtigruten va naviga de-a lungul coastei sud-americane în jurul Capului Horn și apoi va pleca spre Antarctica. Din vârtej, pasagerii se vor minuna de ghețari și pinguini.

Dar nu numai echipamentul său de lux face ca noua navă să fie atât de specială - este tehnologia care va fi instalată sub punte în sala de mașini: mai multe dulapuri pline cu baterii litiu-ion. Ar trebui să susțină motoarele diesel - și să propulseze nava lungă de 140 de metri pur electric timp de cel puțin 30 de minute. Acest lucru nu s-a mai întâmplat niciodată pe mare.

Cei 530 de pasageri vor aluneca prin aisberguri maiestuoase într-o liniște deplină. Și evenimentul va fi, de asemenea, o noutate pentru natura sensibilă: nu mai există zgomot care să sperie balenele și focile, nici funingine care zace ca un voal gri pe gheața albă. "Viitorul transportului maritim este fără îndoială liniștit și fără emisii", spune Daniel Skjeldam, șeful Hurtigruten.

Cum stau navele de croazieră în testul de emisii al lui Nabu

Transportul maritim face astfel un viraj invers care este încă înaintea aviației și cauzează probleme industriei auto: departe de petrol și spre acționările bateriilor. Zeci de nave sunt deja în construcție, în care cel puțin o parte din unitate este controlată de o baterie - de la feriboturi auto locale până la nave mari de pasageri care navighează prin oceanele lumii. Ca și în industria automobilelor, este încă necesară creșterea gamelor și perfecționarea tehnologiei. Totuși, ceea ce este de necontestat este că se dezvoltă o nouă piață de care vor beneficia și corporațiile germane.

Vânzările de nave hibride și complet electrice vor crește în curând în întreaga lume, prezic analiștii de la cercetătorul de piață IDTechEx - și se ridică la 20 de miliarde de dolari în 2027. Corporații precum Siemens și ABB furnizează sistemele de propulsie electrică, companii precum Corvusenergy din Canada furnizează bateriile, iar șantierele navale inovatoare proiectează navele.

Vacanță pe „eco-steamer” - aceasta este cea mai curată navă de croazieră din lume

Problemele de mediu ale industriei sunt forța motrice din spatele exploziei electrice din marea liberă. Este încă unul dintre cele mai murdare: majoritatea vaporilor funcționează cu păcură grea, reziduul sălbatic din rafinăria de petrol care conține cantități mari de sulf toxic. 15 la sută din emisiile globale de oxid de azot provin din transportul maritim, plus 2,2 la sută din emisiile de dioxid de carbon. Orașele portuare precum Hamburg suferă de aerul poluat. Și traficul de transport maritim crește în fiecare an. De aceea regulile sunt înăsprite: din 2020, combustibilul poate fi ars numai cu un conținut de sulf de 0,5%. Astăzi, limita este de 3,5 la sută. Și pentru că combustibilul curat este mai scump, electricitatea devine o sursă de energie mai atractivă.

Pionieri din Norvegia - încă o dată

Când a trecut la propulsia electrică, Norvegia, țara de origine a Hurtigrutenului, a avansat. În mod ironic, țara producătoare de petrol. Dar norvegienilor le-a fost clar în special de la scăderea prețurilor la petrol în ultimii ani: țara nu poate trăi din această materie primă pentru totdeauna. Constructorii de nave norvegiene au simțit acest lucru în special în 2015: comenzile din industria de foraj petrolier offshore s-au prăbușit aproape complet. De aceea, astăzi, oricine vizitează șantierele navale din jurul orașului port Ålesund, care vorbește cu constructorii și armatorii, începe inevitabil să vorbească despre acționările electrice și hibride. „Acum trei ani aproape nimeni din industrie nu vorbea despre baterii”, spune Arne Ove Rødstøl, manager la șantierul naval Ulstein. „Acum toată lumea vorbește despre asta”.

Motivul pentru aceasta este o lege cu care scandinavii îndrăznesc să avanseze: feriboturile noi nu mai au voie să producă emisii. Ceea ce înseamnă: trebuie să folosiți baterii sau să vă bazați pe tehnologii hibride. Chiar și compania petrolieră Statoil solicită din ce în ce mai mult vehicule ecologice de la constructorii săi de nave.

În Sognefjord, pe coastă, navetiștii au putut experimenta era electrică într-un mod foarte practic începând cu 2015: feribotul Ampere, lung de 80 de metri, este complet electric în fiecare zi, cu tehnologie de la Siemens. Ea parcurge traseul de șase kilometri în 20 de minute, în liniște și fără funingine. Are loc pentru 120 de mașini, este o navă puternică, o Tesla a mărilor.

Context tehnic al bateriilor

Bateria

O baterie are sarcina de a prelua cât mai mulți electroni cu putință atunci când se încarcă și le stochează cu pierderi cât mai puține. La descărcare, eliberează din nou electronii pentru a acționa un motor electric sau un telefon mobil cu acest curent, de exemplu.

Bateria

În baterie, așa-numiții ioni de litiu își asumă această sarcină de stocare: acestor atomi le lipsește un electron. Prin urmare, acestea sunt încărcate electric pozitiv. La încărcare, electronii încărcați negativ curg în baterie și se adună într-o rețea densă de grafit de carbon conductor. Aici migrează și ionii de litiu încărcați pozitiv. Fiecare dintre ele leagă un electron - s-ar putea spune, de asemenea, că fiecare ion deține un electron pentru a asigura neutralitatea sarcinii. Când bateria este descărcată, electronii părăsesc treptat din nou grafitul. Aceasta înseamnă că ionii de litiu încărcați pozitiv migrează și din rețeaua de grafit. Ciclul de încărcare poate începe din nou mai târziu.

Baterii noi

Cu cât mai mulți ioni de litiu se încadrează într-o baterie, cu atât mai mulți electroni și astfel energia poate fi stocată în același spațiu. Acesta este motivul pentru care Bosch lucrează de ceva timp la reducerea proporției de grafit sau a lipsit în întregime de grafit. Acest lucru ar crește semnificativ densitatea de energie a bateriei. Start-up-ul Seeo, cumpărat de Bosch, pare să fi reușit acum.

Energia electrică este furnizată de baterii litiu-ion cu o capacitate de 1.000 kilowatti oră - până la 1.600 de baterii convenționale pentru mașini pot stoca. La fiecare oprire, feribotul extrage electricitatea de pe linie și încarcă bateriile timp de zece minute. Face 34 de călătorii pe zi. Și economisește un milion de litri de motorină pe an. Operatorul Fjord1 intenționează să utilizeze încă două feriboturi electrice pe alte conexiuni la începutul anului 2018.

Experții organizației norvegiene de mediu Bellona se așteaptă ca tehnologia să se răspândească rapid. 180 de feriboturi transportă 20 de milioane de autoturisme pe an în Norvegia. Potrivit unui studiu Bellona, 84 dintre ele ar putea trece în mod profitabil la unitățile alimentate cu baterii și alte 43 de feriboturi la unitățile hibride. În construcție, feriboturile complet electrice ar fi cu 384 milioane de euro mai scumpe decât varianta diesel. Dar funcționarea lor ar fi cu 77 de milioane de euro mai ieftină pe an. Electricitatea este mai ieftină decât combustibilul - iar în Norvegia provine din hidroenergie curată.

Toate acestea îi determină pe constructori navali să gândească mult mai mult. Dacă feriboturile pot călători electric - de ce nu și navele mari de pasageri care acoperă distanțe mai mari? Bateriile ar putea furniza cel puțin o parte din energie.

Vizitați cel mai modern simulator pentru transport

Șantierul naval norvegian Ulstein folosește acum această abordare: construiește cea mai mare navă de pasageri din lume, cu o unitate hibridă pentru compania de transport maritim Color Line. Nava, lungă de 160 de metri și cu spațiu pentru 2000 de pasageri, urmează să facă naveta în sudul Norvegiei începând cu 2019 și să oprească motoarele diesel imediat ce se apropie de portul Sandefjord - astfel încât aerul de acolo să rămână proaspăt și curat. "Nava poate funcționa pur electric timp de o oră", spune managerul Ulstein Rødstøl.

Acest lucru este posibil, deoarece navele au fost construite cu trenuri electrice de ani de zile. Asta înseamnă: generatoarele diesel generează electricitate, care apoi acționează un motor electric, care la rândul său deplasează elicea. Încetul cu încetul, generatoarele diesel pot fi înlocuite cu dulapuri pentru baterii. Și motoarele diesel funcționează întotdeauna fără probleme și foarte eficient, indiferent de cât de mult se schimbă viteza navei. „Acest lucru economisește până la 60% combustibil”, spune Hallvard Lidset Slettevoll, CEO al producătorului norvegian de propulsie pentru nave Stadt.

Este necesară îmbunătățirea

Până în prezent, densitatea energetică a bateriilor nu este suficientă pentru a permite navelor electrice mari să navigheze peste Pacific. Întoarcerea pe mare va avea loc probabil mult mai târziu decât pe drum, în Norvegia nu puteți vedea decât primele semne. Dar industria pariază că descoperirea tehnologică va avea succes și aici și că chiar și navele-containere vor funcționa apoi pe baterii.

Ce poluanți sunt în gazele de eșapament

Oxizi de azot

Oxizii de azot (în general NOx) pătrund inițial în atmosferă din procesele de ardere, mai ales sub formă de monoxid de azot (NO). Acolo reacționează cu oxigenul din aer pentru a forma dioxidul de azot (NO2) mai toxic. Compușii apar doar în cantități foarte mici în natură; provin în principal din mașini și centrale electrice. Substanțele pot ataca membranele mucoase, pot provoca probleme de respirație sau iritații ale ochilor și pot afecta inima și circulația. Plantele sunt deteriorate în trei moduri: NOx sunt otrăvitoare pentru frunze și supra-fertilizează și acidifică solul. În plus, oxizii de azot contribuie la formarea prafului fin și a ozonului de la nivelul solului.

dioxid de carbon

Dioxidul de carbon (CO2) este inofensiv pentru oameni în cantități nu prea mari, dar în același timp este cel mai important gaz cu efect de seră și 76 la sută responsabil pentru încălzirea globală provocată de om. Potrivit Agenției Federale de Mediu, traficul rutier cauzează aproximativ 17% din toate emisiile de gaze cu efect de seră din Germania - CO2 joacă cel mai mare rol aici. Există motoare din ce în ce mai economice, dar în același timp mașini din ce în ce mai mari și mai multe transporturi de camioane. În plus, există indicații din ce în ce mai mari că producătorii de mașini ar fi putut păcăli nu numai cu NOx, ci și cu informații despre CO2 de ani de zile.

Dioxid de sulf

Când combustibilul este ars în multe motoare navale, se produce și dioxid de sulf toxic (SO2). Cu toate acestea, acest poluant nu este produs în autoturisme și camioane, ceea ce se datorează combustibilului în sine: motorina pentru nave este semnificativ mai puțin rafinată decât motorina sau motorina pentru încălzire, de exemplu, și, prin urmare, conține încă compuși chimici care sunt transformați în poluanți în timpul arderii.

particule

Micile particule fine de praf apar fie direct în motoarele auto, centrale electrice și centrale industriale, fie indirect prin oxizi de azot și alte gaze. Particulele intră în plămâni și intră în sânge. Acestea pot provoca inflamații ale căilor respiratorii, precum și tromboze și tulburări cardiace. Emisiile de praf fin din Germania au scăzut semnificativ de la mijlocul anilor 1980. Orașele au amenajat zone de mediu pentru a-și reduce nivelul de particule.

Praful fin nu este creat doar în motoare. Abraziunea anvelopelor și a frânelor se dizolvă și în cele mai fine particule. În același mod, abrazia metalică fină apare pe șine de fiecare dată când porniți și frânați. Toate acestea ajung, de asemenea, în aer ca praf fin.

Catalizatori

Sarcina convertoarelor catalitice este de a descompune gazele periculoase în alte substanțe. În autoturisme, convertorul catalitic cu trei căi convertește monoxidul de carbon toxic (CO) cu ajutorul oxigenului în CO2, hidrocarburilor mai lungi în CO2 și apă și NO și CO în azot și CO2. Așa-numitul convertor catalitic de oxidare la vehiculele diesel permite numai primele două reacții, astfel încât gazele de eșapament diesel conțin și mai mulți oxizi de azot decât gazele de eșapament pe benzină. Ureea injectată („AdBlue”) poate dezamorsa problema: amoniacul se formează inițial în fluxul de gaze de eșapament, care este apoi transformat în azot și apă.

De exemplu, compania norvegiană de îngrășăminte Yara și compania de armament Kongsberg construiesc deja o navă de marfă care va fi complet electrică: Yara Birkeland urmează să transporte îngrășăminte între trei porturi din 2018. Până în prezent, acest lucru este realizat de camioane care fac 40.000 de călătorii pe an. La bordul navei: o baterie cu o putere de peste șapte megawatt-oră - suficient de mare pentru a alimenta un întreg sat cu energie electrică. La urma urmei, ar trebui să transporte nava 120 de kilometri. Calea deține 120 de containere. Acest lucru nu poate fi comparat cu navele maritime care transportă mai mult de 20.000 de containere. Dar Yara Birkeland este suficient de mare pentru scopurile sale.

Și are o altă finețe: datorită senzorilor și computerelor de la bord, ar trebui să-și stăpânească traseul în mod autonom începând cu 2020. Pentru Andreas Seth, expert în automatizare la furnizorul de nave Rolls-Royce, acesta este viitorul: „În curând, navele autonome vor călători pe rute locale”, spune el. Prima navă autonomă este programată să traverseze Atlanticul în 2030.