Saubere Stromversorgung
Veröffentlicht auf 3. Dezember 2020 |
von Tina Casey
3. Dezember 2020 durch Tina Casey
Kurze Frage: Wie wandelt man ein 200.000 Tonnen schweres Seefrachtschiff von schmutzigem alten Bunkertreibstoff auf sauberen Strom um? Wenn Ihre Antwort "lokal einkaufen" lautet, sind Sie vielleicht auf dem richtigen Weg, aber die Schifffahrtsbranche wird in absehbarer Zeit nirgendwo hingehen und muss zur globalen Dekarbonisierung beitragen, sonst gehen wir alle mit dem Schiff unter sprechen. Die Lösung könnte in der Rückkehr zu den alten Wegen der Windkraft mit einem neuen High-Tech-Assistenten aus grünem Wasserstoff liegen.
Alt und Neu kollidieren mit dem Forschungs-Mashup „Wind Challenger“ von Grün Wasserstoff, harte Segel und Frachtschiffe (Künstler-Rendering – Ansicht des harten Segels von der Brücke – mit freundlicher Genehmigung von MOL).
Windkraft kehrt zu Frachtschiffen zurück
Die Idee, zu den alten Segelweisen zurückzukehren, hat sich schon seit einiger Zeit herumgesprochen, aber anstelle von Segeltuchblättern nehmen diese neuen Windfanggeräte neue und ungewöhnliche Formen an. Zurück im Jahr 2011 CleanTechnica nahm ein Frachtschiffprojekt zur Kenntnis, das Windkraft mit Solarenergie verband. Im Jahr 2017 kam ein Energiespeichersystem hinzu, und erst letztes Jahr in Finnland Wärtsilä und Norsepower kündigte ein neues trichterförmiges Windkraftgerät an.
Eine weitere Entwicklung fand im vergangenen Jahr statt, als Japans Mitsui O.S.K. Lines, Ltd. (kurz MOL) gab bekannt, dass es und Oshima Shipbuilding Co., Ltd. die gemeinsame Genehmigung für eine neue erhalten haben Teleskopsegel Design.
Das neue Design bildet die Grundlage für ein Projekt namens Wind Challenger, bei dem die beiden Unternehmen ein Frachtschiff mit einem einzigen harten Segel ausstatten wollen. Sie schätzen, dass ein hartes Segel die Treibhausgasemissionen um ungefähr 5% oder 8% reduzieren würde, basierend auf einer Reise von Japan nach Australien oder an die Westküste der USA.
Das klingt nicht nach viel, worüber man nach Hause schreiben kann, aber wenn alles nach Plan läuft, werden mehr Segel hinzugefügt und die Ergebnisse werden vermutlich beeindruckender sein.
Mit grünem Wasserstoff, Buh-Bye Doldrums
Das ist alles schön und gut, aber die Treibstoffeinsparungen werden sich verflüchtigen, wenn das Schiff die Flaute erreicht. Wenn Frachtschiffe Windkraft nutzen und gleichzeitig den Zeitplan einhalten und die Treibhausgasemissionen senken sollen, muss ein Ersatz für Bunkerkraftstoff gefunden werden.
Das könnte die neuesten Nachrichten von MOL erklären. Am Montag gab das Unternehmen bekannt, dass es sich einer Forschungskooperation mit mehreren Partnern angeschlossen hat das Wind Hunter Projekt. Die Idee ist, ein integriertes grünes Wasserstoffproduktionssystem zu verwenden, um das Schiff bei schwachem Wind anzutreiben, anstatt sich auf Bunkertreibstoff zu verlassen.
Wasserstoff kann als Brennstoff verbrannt oder in einer Brennstoffzelle zur Stromerzeugung eingesetzt werden. Das Wind Hunter-Projekt verfolgt den Brennstoffzellenansatz.
Für diejenigen unter Ihnen, die neu in diesem Thema sind, wird der größte Teil der weltweiten Wasserstoffversorgung aus fossilen Quellen hergestellt (boo!), Aber eine grüne Version von Wasserstoff kann auch mit einem Elektrolyseursystem aus Wasser „gespalten“ werden (yay!).
Wie der Name schon sagt, werden Elektrolyseure mit Strom betrieben. Wenn fossile Energie an der Elektrizität beteiligt ist, verschwindet der grüne Winkel.
Glücklicherweise sind die Kosten für erneuerbare Energien gesunken, was teilweise für das schnelle Wachstum des Marktes für grünen Wasserstoff verantwortlich ist. Die sinkenden Kosten für Elektrolyseure tragen auch dazu bei, das Interesse an nachhaltigem Wasserstoff zu steigern.
Japan setzt ernsthafte akademische und unternehmerische Feuerkraft in das Wind Hunter-Projekt ein, zu dem auch Ouchi Ocean Consultant, Inc., das Nationale Meeresforschungsinstitut des Nationalen Instituts für See-, Hafen- und Luftfahrttechnologie, Smart Design Co., Ltd., Absolvent, gehört School of Frontier Sciences der Universität Tokio, Westjapan Fluid Engineering Laboratory Co., Ltd., Nippon Kaiji Kyokai (ClassNK) und Miraihene Planning LLC.
Aber warten Sie, es ist mehr grüner Wasserstoff auf Lager
Das Forschungsteam plant, mit einer Machbarkeitsstudie, die auf der Leistung des Systems in einer Segelyacht basiert, klein anzufangen. Wenn jedoch alles nach Plan verläuft, könnte die Auszahlung enorm sein.
Die Verwendung von grünem Wasserstoff zur Stromversorgung von Frachtschiffen auf See ist nur ein Teil des Plans. Wasserstoff ist sowohl ein Brennstoff als auch ein transportables Energiespeichermedium, was bedeutet, dass überschüssiger Wasserstoff, der auf See produziert wird, zur Verwendung an Land abgeladen werden kann.
Wenn Sie jemals einen geschäftigen Seehafen gesehen haben, haben Sie vielleicht Flotten von Frachtschiffen gesehen, die in der Nähe schwebten und darauf warteten, dass sie an die Reihe kamen. Ein schwimmendes grünes Wasserstoffsystem würde die gesamte Leerlaufmenge nutzen.
Um die Sache noch interessanter zu machen, ist eine Bewegung im Gange, Offshore-Windkraftanlagen mit der Produktion von grünem Wasserstoff zu verbinden, aus der dann grünes Ammoniak hergestellt werden kann, das unter anderem ein emissionsfreier brennbarer Kraftstoff sowie ein Hauptbestandteil von Düngemitteln ist Verwendet.
Die weltweite Frachtschiffindustrie verstärkt ihre Dekarbonisierungsbemühungen und grüner Ammoniakkraftstoff ist bereits Teil des Plans.
Ein Metallassistent für die Speicherung von grünem Wasserstoff
Wenn das Wind Hunter-Projekt kompliziert klingt, ist es das und eine der Komplikationen ist die Speicherung des Wasserstoffs. Typischerweise wird Wasserstoffgas in Spezialtanks komprimiert.
„Wasserstoff hat die höchste Energie pro Masse aller Brennstoffe. Die niedrige Umgebungstemperaturdichte führt jedoch zu einer geringen Energie pro Volumeneinheit und erfordert daher die Entwicklung fortschrittlicher Speichermethoden, die das Potenzial für eine höhere Energiedichte haben “, erklärt das US-Energieministerium.
Eine dieser Lösungen ist eine Materialklasse, die als metallorganische Gerüste bezeichnet wird saugen Wasserstoff auf wie ein Schwamm. Das Wind Hunter-Projekt scheint sich in eine andere, aber ähnliche Richtung zu bewegen, wobei ein Raum für eine „Wasserstoffspeicherlegierung“ reserviert ist. Das könnte sich auf eine beziehen Aluminiumlegierung, an denen verschiedene Forscher in Japan und anderswo seit geraumer Zeit arbeiten.
Was die Vereinigten Staaten betrifft, so hat das Energieministerium ein ganzes Programm der Entwicklung von Feststoff-Wasserstoffspeichern an Bord unter dem Banner der Advanced Research Consortium für Wasserstoffmaterialien (HyMARC), bestehend aus Sandia National Laboratories, dem National Renewable Energy Laboratory, dem Pacific Northwest National Laboratory, dem Lawrence Livermore National Laboratory und dem Lawrence Berkeley National Laboratory.
HyMARC ist nur die Spitze des Eisbergs der Wasserstoffforschung. Das Konsortium ist Teil der Energieabteilung Netzwerk für Energiematerialien, das "darauf abzielt, Lösungen für die schwierigsten Materialherausforderungen des Landes im Energiesektor zu beschleunigen", indem verschiedene Konsortien eingerichtet werden, die den Zugang der Stakeholder zu nationalen Labors und anderen Ressourcen erleichtern sollen.
Um klar zu sein, kann ein Großteil dieser fortschrittlichen Materialforschung und -entwicklung für die Speicherung von Wasserstoff aus fossilen Quellen verwendet werden. Daher machen grüne Wasserstofffans besser Lärm, wenn sie fossilen Wasserstoff wirklich aus der funkelnden grünen Wirtschaft der Zukunft verdrängen wollen.
Das scheint die Energieabteilung zu denken. In den letzten Jahren hat es begonnen, mehr Forschungsgelder direkt auf Wasserstoff aus Wasser zu konzentrieren. Zu den Projekten gehört eines der Energy Materials Network-Konsortien namens HydroGEN, das für seine Mission zur Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser steht.
Abgesehen von der Elektrolyse stellt HydroGEN photoelektrochemische und solarthermochemische Optionen auf den Tisch.
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Bild: Ansicht von Frachtschiff mit hartem Segel aus dem Inneren der Brücke, mit freundlicher Genehmigung von MOL.
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Über den Autor
Tina Casey ist spezialisiert auf militärische und unternehmerische Nachhaltigkeit, fortschrittliche Technologie, aufkommende Materialien, Biokraftstoffe sowie Wasser- und Abwasserprobleme. Die Artikel von Tina werden häufig auf Reuters, Scientific American und vielen anderen Websites erneut veröffentlicht. Die geäußerten Ansichten sind ihre eigenen. Folgen Sie ihr auf Twitter @ TinaMCasey und Google+.