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“氢”装上阵 让港航业“更绿色”

2020-01-13 13:15:12 常州友邦船业股份有限公司 阅读

日前,在2019中国(天津)氢燃料电池汽车发展高峰论坛上,天津港保税区管委会相关负责人表示,下一步,他们将在天津市方案的指导下,依据天津市氢能产业发展行动方案,打造氢能发展示范区。

就在2019年11月,山东青岛港全自动化码头(二期)投用氢动力自动化轨道吊,打造了全球首个“零排放”的氢动力自动化港口。业内人士表示,氢能和燃料电池将成为新兴能源,放眼世界,氢能在港航业的应用正成为一股潮流。作为一种可再生解决方案,氢能的应用让港航业降低碳排放又多了一个手段。港航业兴起使用氢能目前,在全球范围内,美国、日本、西班牙等国港航业都相继加入应用氢能的行列。2019年1月2日,新西兰瓦伦西亚港宣布推行H2Ports试点项目。巴伦西亚港口的一份官方声明称,该项目主要采用氢气作为港口供能来源,从而减少化石燃料对港口环境的影响。项目建成后,巴伦西亚港用于集装箱运输的自动堆垛起重机和码头牵引车都将由氢电池供电。与此同时,巴伦西亚港还将安装一个新的移动站来提供氢气。

美国长滩港和洛杉矶港在2019年参与燃料电池拖车和物流车试验,并布局加氢站和氢燃料重卡;荷兰格罗宁根海港、阿姆斯特丹港和登海尔德港三港合力,欲打造欧洲氢能港口枢纽;日本全球首艘液氢运输船神户港下水,开启了世界首次的从澳大利亚到日本神户之间约9000km液氢的运输实验,同时澳大利亚将创建氢能枢纽作为战略,也是世界首个将澳大利亚褐煤转化为氢气出口的试点项目;挪威的世界上第一艘使用液态氢作为动力来源的渡轮将于2021年春季投入运营。

在我国,青岛港全自动化码头(二期)的轨道吊采用氢燃料电池加锂电池组的动力模式,为全球首创。同济大学智能型新能源汽车协同创新中心主任余卓平教授表示,氢能源的清洁度高,有利于控制全球变暖;未来氢能来自太阳能、风能等可再生能源,能源利用效率也会提高。而氢动力非常适合在重载、长距离、长时间运行的装备上使用,山东港口青岛港把氢动力用于工作节奏紧张的港口设备,对于推动氢能技术的创新和应用非常重要,为全国做出了好的榜样。

青岛港有关人士说,青岛周边工业副产氢产量很大,目前这些氢都被白白排放掉,把它们收集起来用作动力,可以减少煤炭的消耗。二期码头尝试用氢动力进行转型升级,以氢燃料电池加锂电池组的动力模式实现了能量的最优利用。如果堆场全部使用氢动力,每年需要2100吨氢,可替代10700吨煤炭,减少两万多吨的二氧化碳排放。

有专家表示,氢能港口概念在国外已经兴起,我国则是2019年刚刚提出。目前,宁波、青岛、天津等典型港口城市正在往这个方向发展,同时,燃料电池重卡和码头牵引车的突破也加快了氢能港口建设进程。”

港口发展氢能独具优势

2019年9月,国际能源署(IEA) 与中国石油经济技术研究院在北京联合发布《氢的未来—抓住今天的机遇》报告,报告指出,一方面,基于改善港口排放的现实目标,港口装备设施、车辆、周边工厂等对清洁燃料有巨大的动力需求;另一方面,港口的资源条件使其发展氢能具有得天独厚的优势,沿海工业区可以提供氢源,以成本优势集中布局加氢基础设施,形成从制氢、储运到应用的氢能产业链完整体系。

TrendBank势银董事长兼CEO唐蔚波表示,很多氢所在地就是在港口附近,比如副产氢很多都是化工厂、丙烷脱氢厂产生的,这些工厂都会靠近港口。而氢能的储运相对不成熟导致了成本比较高。在港口这个小范围之内有大量的副产氢,这让储运的难度大大下降,会让整条供应链运转起来。

唐蔚波还认为,港口不仅仅是集装箱的集散地,也是氢能的集散地。氢本身也很多优势,是唯一气电热能源的载体,能进行气电热转换的载体,可以储能,不像电池长时间放置会没有电。氢可以以液体的形态运输,港口可以建立液氢的接收和储存。氢是一种能源,希望用氢提高整个国家的进口安全性,提高国家能源安全性。

有业内专家表示,港口重卡车辆集中,且都是柴油车,是空气污染的重灾区,因此,用清洁的氢燃料电池车替代港口的柴油重卡车辆是港口实现清洁化、低碳化的主要方向之一。与此同时,从产业链的角度看,在港口发展氢能有一定的便利性和经济性。内陆地区,车辆运营路线分散,需要的加氢站数量多,且必须位于运营路线沿途,所需投资大、建站布局困难。相比之下,港口由于车辆相对集中,对加氢站密度的敏感性降低,建1-2个大规模加氢站就可以覆盖所有车辆的运行范围,满足各种车型加氢需求。此外,工业用地也为加氢站的审批流程提供了便利。

亟需技术及配套装备支撑

目前,氢能在港航业的应用需要相应的氢能技术和装备作为支撑。

2019年12月30日,国家电投集团发布14项科技成果,其中包括百千瓦氢燃料电池金属电堆。国家电投集团表示,该产品可广泛应用于交通、分布式供能、军工、备用与应急电源等领域,对于打通氢能产业链关键环节、促进氢能产业发展起到了重要的推动作用。

除了国家队领衔研发外,国内厂商也正在快速推出氢能重卡产品。在江铃重汽第一款氢燃料电池重卡登上工信部目录之后,国内燃料电池重卡产品开始持续亮相,包括上汽红岩、大运、陕汽等均推出了氢燃料电池卡车产品。山西长治市签署了《长治市氢能重卡物流示范园区建设项目战略合作协议》,河钢集团也正在推进氢燃料电池重载卡车示范运行,打造工业副产气制氢—氢燃料电池重卡物流产业链条。2019年10月,在青岛港,氢能牵引车进行了示范运营。

氢能的另一种应用是燃料电池,船用燃料电池方面,从2016年起,蒂森克虏伯船舶系统公司(ThyssenKrupp Marine Systems)与迈尔造船公司(Meyer Werft)就投入了5000万欧元,合作研发名为e4ships的船用燃料电池技术。目前,两家公司合作生产的30 kW级别燃料电池,已成功安装在往返于赫尔辛基和斯德哥尔摩之间的MS Mariella号邮轮之上,并稳定地运行了两年有余。两家船舶制造商和邮轮公司都预计,该技术可在两至三年内大规模推广。

略微遗憾的是,燃料电池千瓦级别的功率,目前还只能覆盖船用电子设施的用电需求。面对100 MW级别的船用推进系统,燃料电池显然仍不够强大——至少在万吨级别的邮轮上尚是如此。

专家表示,百千瓦功率电堆的技术突破为氢燃料电池汽车替代柴油重卡车创造了机会,重卡对氢气的消耗量大且使用频率高,氢能港口重卡车辆能够消耗囤积在港口的氢源,带动氢燃料市场降低成本,从而拉动整个产业规模化增长。而对于千吨以下级别的定期渡轮来说,全电力推进系统的实现也只是时间问题。

有报道称,比利时海事集团已经决定加码氢-柴油双燃料技术,计划在未来两年内于安特卫普港投入装备新型发动机的拖船和驳船,并在十年内推出全球第一艘基于氢内燃机技术的集装箱船。