2021年12月，在歐洲自由貿易聯(lián)盟監(jiān)察委員會(ESA)的批準下，挪威氣候與環(huán)境部下屬國有企業(yè)Enova授予了挪威零排放航運公司Topeka的氫動力船舶項目2.19億挪威克朗(約2500萬美元)資金支持。獲得這筆撥款意味著Topeka打造零排放氫動力船舶的目標距離成為現(xiàn)實又更近了一步。
Topeka是挪威海運巨頭威爾森集團(Wilhelmsen Group)的一部分。威爾森集團是一家擁有一百多年發(fā)展歷史的綜合性國際海事集團，為全球商船船隊提供產品和服務，以及船員和技術管理。談到Topeka公司及其氫動力船舶項目設立的初衷，Topeka首席執(zhí)行官Steinar Madsen告訴記者：“所有國家以及各行各業(yè)都必須采取氣候行動，我們成立Topeka的目的就是要建造、擁有和運營零排放船舶，使我們的客戶能夠實現(xiàn)供應鏈脫碳。Topeka對面向近海和深海航運的各種脫碳解決方案進行了研究。我們相信，僅憑單一的解決方案無法解決航運業(yè)所面臨的溫室氣體減排挑戰(zhàn)。航運脫碳需要采用多種清潔燃料，具體則取決于燃料供應情況和所屬的運輸部門。”
Topeka項目也是威爾森集團與康士伯海事、Norled、戴安娜航運等13家歐洲合作伙伴共同開展的HyShip項目的一部分，該項目已經在2020年底獲得了來自歐盟“地平線2020”計劃的800萬歐元(約940萬美元)資助。除了設計和建造由綠色液氫驅動的新型滾裝示范船之外，該項目還計劃建立可行的液氫供應鏈和加注平臺，以降低液氫在整個歐洲應用推廣的開發(fā)和運營成本。液氫動力船將由威爾森集團運營，預計將于2024年投入使用。該船將提供“二合一”服務，在為沿海客戶運輸貨物的同時還負責將集裝箱裝載的液氫運送到燃料加注中心。挪威西海岸分布著眾多為海工行業(yè)服務的基地，而基地與基地之間的運輸剛好是一條非常適合液氫的重型運輸路線。HyShip項目將對船舶、創(chuàng)新的動力系統(tǒng)以及配送網絡進行大規(guī)模驗證。未來，燃料加注中心還將為包括渡輪和遠洋船舶在內的氫動力船供應燃料。
據(jù)Steinar Madsen介紹，Topeka“基地到基地”項目的總部設在挪威，旨在創(chuàng)建一種定期的零排放沿海航線運輸服務。其目標是建造兩艘由液氫和質子交換膜(PEM)燃料電池驅動的姊妹船。該項目與挪威Aurora Energy的氫氣生產和液化工廠的建設互相關聯(lián)。Aurora Energy的背后凝聚著挪威最大的能源公司Equinor、法國液化空氣集團(Air Liquide)以及挪威水電公用事業(yè)公司BKK這三家合作伙伴的共同力量。“我們的目標是記錄和展示液氫如何用作船舶燃料?！盨teinar Madsen說道。在接受本刊專訪過程中，Steinar Madsen向我們介紹了Topeka兩艘氫動力船舶的具體情況以及船上應用的液氫和氫燃料電池的技術亮點，并分享了他對氫氣在航運脫碳中扮演的角色以及如何克服氫燃料應用中存在的成本和儲存等挑戰(zhàn)的專業(yè)見解。
記者：Topeka氫動力船舶項目剛剛獲得挪威政府撥款資助，項目進展現(xiàn)狀如何？接下來還有哪些計劃？
Steinar Madsen：政府資助對于Topeka氫動力船舶項目來說非常重要，因為設計和建造這些船舶需要進行大量的創(chuàng)新和開發(fā)。除此之外，作為HyShip項目的示范船，Topeka“基地到基地”項目也得到了歐盟的支持。
目前，我們已經明確并設計出了兩艘船舶及其氫動力總成系統(tǒng)的規(guī)格概要，包括燃料加注、油箱和燃料電池的設置。接下來我們將開展詳細設計以及與船廠的合同簽訂。
記者：請您再介紹一下關于這兩艘氫動力船舶的詳細信息，例如她們的設計特點和技術規(guī)格。
Steinar Madsen：這兩艘船將是完全相同的姊妹船，技術名稱為LMG 115-RRH(2)。她們是由挪威船舶設計公司LMG Marin設計的115 TEU滾裝船，總長132米，寬24.5米，貨物甲板長119米，建成后將常年在挪威沿海水域運營。該船具有一個帶船尾坡道的開放式滾裝甲板，甲板面積達2500平方米，甲板總載重能力為2000噸。此外，這兩艘船還能夠運載危險貨物。船上布置了可供12名船員當值期間在船上生活的住宿區(qū)。
船舶采用的推進器基于氫/電池—電動混合動力插電式(plug-in)解決方案。該船能夠在插電式混合動力模式下運行，每當船舶?？看a頭時，電池將由大功率手動插電式岸電系統(tǒng)來充電。在無法進行插電式混合動力操作的情況下，船舶則可以通過氫燃料電池系統(tǒng)來補充推進所需的電能。
記者：據(jù)報道，這兩艘船舶將由液氫和氫燃料電池提供動力。這是否意味著氫氣用作船舶燃料在技術上和商業(yè)上都是可行的？
Steinar Madsen：液氫燃料將在零下253攝氏度的溫度下被加注進船上的C型保溫儲罐系統(tǒng)。加熱器將液態(tài)氫轉化為氫氣，然后再送入燃料電池系統(tǒng)，為船舶的電池系統(tǒng)發(fā)電。我們非常有信心氫氣用作船舶燃料在技術上是可行的。
船上將要應用的各種系統(tǒng)正在開發(fā)當中，它們也是前面所提到的HyShip項目里的試點項目，這意味著我們的工作有政府資助在背后提供支持，并且每一個步驟都取得了政府的蓋章批準。我們非常有信心，氫氣用作船舶燃料在商業(yè)上也是可行的，因為我們的項目有眾多相關方參與合作，而且整個價值鏈都在通力協(xié)作。
記者：Topeka項目所采用的氫燃料電池具有哪些亮點和優(yōu)勢？
Steinar Madsen：Topeka項目所采用的氫燃料電池在發(fā)電時船上不會產生任何噪音和排放。當我們將模塊化燃料電池和電池系統(tǒng)組合在一起后，整個系統(tǒng)還將獲得良好的冗余和靈活性。此外，具有能夠帶來高效機動性的可用扭矩也是船舶總發(fā)電系統(tǒng)的一大優(yōu)勢。
記者：Topeka如何確保氫氣的生產和供應？
Steinar Madsen：Topeka“基地到基地”項目所使用的氫氣將通過挪威蒙斯塔德的Aurora Energy氫氣生產和液化項目來取得。蒙斯塔德也將是這兩艘船舶的燃料加注地點，與她們的運營地點一樣，都處于挪威西海岸地區(qū)。
記者：您如何看待未來氫氣在航運業(yè)脫碳進程中可能發(fā)揮的作用？
Steinar Madsen：我們相信，氫氣將在幫助航運脫碳方面發(fā)揮關鍵作用。如果是純氫、氨或電制燃料(e-fuels)，各自的脫碳作用將取決于燃料可用性、具體船舶領域和未來開發(fā)情況，不過很有可能是以上這些燃料類型組合使用。
純氫具有一些優(yōu)勢，尤其是在與具備電力推進系統(tǒng)的船舶上的燃料電池結合使用時。將氨氣作為氫能載體似乎是一種適合內燃機應用的可行解決方案，但由于氨氣有毒，因此也面臨一些挑戰(zhàn)。
記者：氫燃料的應用還面臨著成本和儲存等方面的挑戰(zhàn)，這些問題在Topeka的項目中是如何解決的？
Steinar Madsen：目前，與其他燃料相比，氫氣的成本確實相對較高，但是我們相信化石燃料的價格將迎來增長，而且未來隨著氫氣生產和需求規(guī)模的擴大，價格也會下降。
氫氣儲存方面存在的挑戰(zhàn)則可以通過使用真空隔熱保溫儲罐來解決，這種儲罐能夠將氫氣保持在液體狀態(tài)，從而避免了向空氣中排放。這是通過燃料電池系統(tǒng)良好的隔熱性能和氫氣消耗來實現(xiàn)的。
記者：在您看來，航運業(yè)如何利用氫氣才能最大限度地釋放它的脫碳潛能？
Steinar Madsen：在這個問題上，我相信方向已經確定了。航運脫碳帶來了巨大的商機，但我們也有必要認識到要實現(xiàn)脫碳并沒有靈丹妙藥。航運公司必須與能源公司以及原始設備制造商密切合作，共同開發(fā)各種各樣的脫碳解決方案。
此外，只有與氫價值鏈上的所有參與方合作，才能順利實施新型解決方案。從LNG燃料的崛起中我們可以看到，建設高效可靠的燃料加注基礎設施是一項困難的工作。
而這項工作對于氫基燃料來說并不會變得更簡單。因此，我認為有必要朝各個方向一齊努力。Topeka“基地到基地”項目以及其他面向班輪服務的近海項目將成為實現(xiàn)航運零排放的領航者。另一方面，對于深海航運而言，業(yè)界必須研究雙燃料以及混合解決方案，通過一步步的發(fā)展向零排放靠近。我們之所以開展這個項目是因為Topeka將在七大海域為所有航運部門提供零排放船舶。沿海航線只是一個開始。
