Elektromos hajók Miért kevesebb dízelt használnak hamarosan a nyílt tengeren - WiWo
A dízel a tengeren is környezeti problémává válik. A kompok és luxuscirkálók elektromos meghajtásaival a hajózási társaságok - legalábbis részben - változtatni szeretnének.
Új világok: az MS Roald Amundsen utasai, itt egy szimuláció, a hibrid technológiának köszönhetően hamarosan motorzaj nélkül élvezhetik az Antarktiszt.
Forrás: sajtó
Különleges leányutazás lesz, amikor az MS Roald Amundsen 2018 októberében elindul Chiléből. A norvég Hurtigruten hajótársaság expedíciós hajója a dél-amerikai part mentén hajózik a Horn-fok körül, majd az Antarktisz felé indul. A pezsgőfürdőből az utasok rácsodálkoznak a gleccserekre és a pingvinekre.
De nem csak a luxusfelszerelése teszi olyan különlegesé az új hajót - a technológia a fedélzet alá kerül a gépházban: több szekrény tele lítium-ion akkumulátorral. Támogatniuk kell a dízelmotorokat - és tisztán elektromos úton kell meghajtaniuk a 140 méter hosszú hajót legalább 30 percig. Ilyen még soha nem fordult elő a tengeren.
Az 530 utas teljes csendben siklik át a fenséges jéghegyeken. És az esemény újdonság lesz az érzékeny természet számára is: nincs több zaj, amely ijesztgeti a bálnákat és a fókákat, nincs olyan korom, amely szürke fátyolként hever a fehér jégen. "A hajózás jövője kétségtelenül csendes és emissziómentes" - mondja Daniel Skjeldam, a Hurtigruten főnöke.
Hogyan járnak a tengerjáró hajók a Nabu kibocsátási tesztjén
A tengerészet tehát olyan fordulatot tesz, amely még mindig megelőzi a repülést, és problémákat okoz az autóipar számára: távol az olajtól és az akkumulátoros hajtások felé. Tucatnyi hajó épül már, amelyekben a hajtás legalább egy részét akkumulátor vezérli - a helyi autókompoktól a világ óceánjain közlekedő nagy személyhajókig. Az autóiparhoz hasonlóan továbbra is szükség van a tartományok növelésére és a technológia finomítására. Vitathatatlan azonban az, hogy új piac alakul ki, amelyből a német vállalatok is profitálni fognak.
A hibrid és teljesen elektromos hajók értékesítése hamarosan világszerte növekedni fog, jósolják az IDTechEx piackutató elemzői - és 2027-ben 20 milliárd dollárt tesznek ki. Olyan vállalatok, mint a Siemens és az ABB szállítják az elektromos meghajtási rendszereket, az olyan vállalatok, mint a kanadai Corvusenergy szállítják az elemeket, és az innovatív hajógyárak tervezik a hajókat.
Nyaralás az „öko-gőzhajón” - ez a világ legtisztább tengerjáró hajója
Az ipar környezeti problémái jelentik a hajtóerőt a nyílt tengeren tapasztalható erőszak fellendülésében. Még mindig az egyik legmocskosabb: A legtöbb gőzös nehéz olajon dolgozik, az olajfinomító sós maradványa, amely nagy mennyiségben tartalmaz mérgező ként. A globális nitrogén-oxid-kibocsátás 15 százaléka a hajózásból származik, ráadásul a szén-dioxid-kibocsátás 2,2 százaléka. Az olyan kikötővárosok, mint Hamburg, szenvednek a szennyezett levegőtől. A hajózási forgalom pedig évről évre növekszik. Ezért szigorítják a szabályokat: 2020-tól csak olyan üzemanyagot szabad égetni, amely legfeljebb 0,5 százalék ként tartalmaz. Ma a határ 3,5 százalék. És mivel a tiszta üzemanyag drágább, az áram egyre vonzóbb energiaforrássá válik.
Norvég úttörők - még egyszer
Amikor az elektromos meghajtásra vált, Norvégia, a Hurtigruten hazája lépett előre. Ironikus módon az olajtermelő ország. De különösen a norvégok számára egyértelmű volt az utóbbi években bekövetkezett olajár-csökkenés óta: Az ország nem élhet örökké ebből a nyersanyagból. A norvég hajóépítők ezt különösen érezték 2015-ben: a tengeri olajfúrási ipar megrendelései szinte teljesen összeomlottak. Ezért ma bárki, aki ellátogat az Ålesund kikötőváros körüli hajógyárakba, aki hajóépítőkkel és hajótulajdonosokkal beszélget, óhatatlanul elektromos és hibrid hajtásokról kezd beszélni. "Három évvel ezelőtt az iparban alig beszélt valaki akkumulátorokról" - mondja Arne Ove Rødstøl, az ulsteini hajógyár ügyvezetője. - Most mindenki erről beszél.
Ennek oka egy törvény, amellyel a skandinávok mernek haladni: az új kompok már nem engedik kibocsátásukat. Ami azt jelenti: elemeket kell használnia, vagy hibrid technológiákra kell támaszkodnia. Még a Statoil olajtársaság is egyre inkább zöld hajtásokat követel hajóépítőitől.
A tengerparti Sognefjordban az ingázók 2015 óta nagyon praktikus módon élhetik meg az elektromos korszakot: a 80 méter hosszú Ampere autókomp minden nap teljesen elektromos, a Siemens technológiájával. 20 perc alatt haladja meg a hat kilométeres utat, csendesen és korommentesen. 120 autó fér el benne, hatalmas hajó, a tengerek Tesla-ja.
Az elemek műszaki háttere
Az akkumulátor
Az akkumulátor feladata a lehető legtöbb elektron befogadása, amikor a lehető legkevesebb veszteséggel tölti és tárolja azokat. Lemerüléskor ezután újra felszabadítja az elektronokat annak érdekében, hogy például elektromos áramot vagy mobiltelefont működtessen ezzel az árammal.
Az akkumulátor
Az akkumulátorban az úgynevezett lítiumionok vállalják ezt a tárolási feladatot: Ezeknek az atomoknak hiányzik egy elektron. Ezért elektromosan pozitív töltésűek. Töltés közben negatívan töltött elektronok áramlanak az akkumulátorba, és a vezető széngrafit sűrű hálózatában gyűlnek össze. Itt vándorolnak a pozitív töltésű lítiumionok is. Mindegyik megköti egy elektront - azt is mondhatnánk, hogy mindegyik ion elektronot tart a töltés semlegességének biztosítása érdekében. Az akkumulátor lemerülésekor az elektronok fokozatosan ismét elhagyják a grafitot. Ez azt jelenti, hogy a pozitív töltésű lítiumionok is kivándorolnak a grafithálózatból. A töltési ciklus később később kezdődhet.
Új elemek
Minél több lítiumion illeszkedik egy elembe, annál több elektron és így energia tárolható ugyanabban a térben. Ezért a Bosch egy ideje dolgozik a grafit arányának csökkentésén, vagy teljes egészében grafit nélkül. Ez jelentősen megnövelné az akkumulátor energiasűrűségét. Úgy tűnik, hogy a kezdő Seeo, amelyet a Bosch vásárolt, sikerült.
Az áramot 1000 kilowattóra kapacitású lítium-ion akkumulátorok szolgáltatják - akár 1600 hagyományos autóakkumulátor is képes tárolni. A komp minden megállónál áramot von le a vezetékről, és tíz percig tölti az elemeket. Naponta 34 utat tesz meg. És évente millió liter dízelt spórol meg. Az Fjord1 üzemeltető további két elektromos komp használatát tervezi használni 2018 elején.
A norvég Bellona környezetvédelmi szervezet szakértői a technológia gyors elterjedésére számítanak. 180 komp évente 20 millió autót szállít Norvégiában. A Bellona tanulmánya szerint 84 közülük nyereségesen válthat akkumulátoros meghajtókra, további 43 komp pedig hibrid meghajtókra. Építés alatt a teljesen elektromos kompok 384 millió euróval drágábbak lennének, mint a dízel változat. De működésük évente 77 millió euróval olcsóbb lenne. Az áram olcsóbb, mint az üzemanyag - Norvégiában pedig a tiszta vízenergiából származik.
Mindez sokkal nagyobb gondolkodásra készteti a hajóépítőket. Ha a kompok elektromosan közlekedhetnek - akkor miért ne a nagyobb utakat hajózó nagyobb hajók is? Az elemek legalább az energia egy részét biztosíthatják.
Látogatás a hajózás legmodernebb szimulátorában
A norvég Ulstein hajógyár most ezt a megközelítést alkalmazza: A Color Line hajózási társaság számára megépíti a világ legnagyobb hibrid hajtású személyszállító hajóját. A tervek szerint a 160 méter hosszú, 2000 utas számára alkalmas hajó 2019-től ingázik Norvégia déli részén, és amint megközelíti Sandefjord kikötőjét, leállítja dízelmotorjait - így az ottani levegő friss és tiszta marad. "A hajó pusztán elektromosan járhat egy órán át" - mondja Rødstøl, az Ulstein menedzsere.
Ez azért lehetséges, mert a hajókat évek óta elektromos meghajtású szerelvényekkel építik. Ez azt jelenti: A dízelgenerátorok áramot termelnek, amely aztán villanymotort hajt, amely viszont mozgatja a légcsavart. A dízelgenerátorokat apránként cserélni lehet akkumulátorszekrénnyel. A dízelmotorok pedig mindig zökkenőmentesen és nagyon hatékonyan működnek, bármennyire is változik a hajó sebessége. "Ez akár 60 százalékos üzemanyag-megtakarítást jelent" - mondja Hallvard Lidset Slettevoll, a norvég Stadt hajóhajtómű gyártó vezérigazgatója.
Javítás szükséges
Eddig az elemek energiasűrűsége nem elegendő ahhoz, hogy a nagy elektromos hajók áthajthassanak a Csendes-óceánon. A tengeri kanyar valószínűleg sokkal később sikerül, mint az úton, Norvégiában csak az első táblákat láthatja. De az ipar számít a technológiai áttörés sikerére itt is, és hogy még a konténerszállító hajók is akkumulátorral működnek.
Melyik szennyező anyag van a kipufogógázban
Nitrogén-oxidok
A nitrogén-oxidok (általában NOx) kezdetben égési folyamatokból jutnak a légkörbe, főleg nitrogén-monoxid (NO) formájában. Ott a levegőben lévő oxigénnel reagálva mérgezőbb nitrogén-dioxidot (NO2) képeznek. A vegyületek csak nagyon kis mennyiségben fordulnak elő a természetben, főleg autókból és erőművekből származnak. Az anyagok megtámadhatják a nyálkahártyákat, légzési problémákat vagy szemirritációt okozhatnak, és károsíthatják a szívet és a keringést. A növényeket háromféleképpen károsítják: az NOx mérgező a levelekre, és túltermékenyíti és savanyítja a talajt. Ezenkívül a nitrogén-oxidok hozzájárulnak a finom por és a földi ózon képződéséhez.
szén-dioxid
A szén-dioxid (CO2) nem túl nagy mennyiségben ártalmatlan az emberre, ugyanakkor a legfontosabb éghajlati gáz, és 76 százalékban felelős az ember által előidézett globális felmelegedésért. A Szövetségi Környezetvédelmi Ügynökség szerint a közúti forgalom az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának körülbelül 17 százalékát okozza Németországban - itt a CO2 játszik a legnagyobb szerepet. Egyre gazdaságosabb motorok vannak, ugyanakkor egyre nagyobb autók és több teherautó-szállítás. Ezenkívül egyre több jel utal arra, hogy az autógyártók évek óta nemcsak NOx, hanem CO2 információkkal is trükköztek.
Kén-dioxid
Ha sok hajó motorjában elégetik az üzemanyagot, mérgező kén-dioxid (SO2) is keletkezik. Ez a szennyező anyag azonban nem termelődik személygépkocsikban, ami magának az üzemanyagnak köszönhető: A hajó dízelje lényegesen kevésbé finomított, mint például a dízel vagy a fűtőolaj, ezért még mindig tartalmaz kémiai vegyületeket, amelyek égés során szennyeződésekké alakulnak.
részecske
Apró finom porszemcsék keletkeznek közvetlenül az autómotorokban, erőművekben és ipari üzemekben, vagy közvetett módon nitrogén-oxidok és egyéb gázok révén. A részecskék bejutnak a tüdőbe és bejutnak a véráramba. A légutak gyulladását, valamint trombózist és szívbetegségeket okozhatnak. A finompor-kibocsátás Németországban az 1980-as évek közepe óta jelentősen csökkent. A városok környezeti zónákat hoztak létre a részecskeszint csökkentése érdekében.
A finom por nemcsak a motorokban keletkezik. A gumiabroncsok és a fékek kopása a legfinomabb részecskékben is feloldódik. Ugyanígy minden indításkor és fékezéskor finom fém kopás következik be a síneken. Mindez finom por formájában is a levegőbe kerül.
Katalizátorok
A katalizátorok feladata a veszélyes gázok más anyagokra bontása. Az autókban a háromutas katalizátor átalakítja a mérgező szén-monoxidot (CO) oxigén segítségével CO2-ra, hosszabb szénhidrogének CO2-ra és vízre, NO és CO pedig nitrogénre és CO2-ra. Az úgynevezett oxidációs katalizátor a dízelüzemű járműveknél csak az első két reakciót teszi lehetővé, így a dízel kipufogógázai még több nitrogén-oxidot tartalmaznak, mint a benzin kipufogógázai. Az injektált karbamid („AdBlue”) elháríthatja a problémát: A kipufogógáz áramlásában kezdetben ammónia képződik, amelyet nitrogénné és vízzé alakítanak.
Például a norvég Yara műtrágya-társaság és a Kongsberg fegyvergyártó cég már egy teljesen elektromos teherhajót építenek: A Yara Birkeland 2018-tól három kikötő között szállít műtrágyákat. Eddig ezt olyan teherautók végzik, amelyek évente 40 000 utat tesznek meg. A hajó fedélzetén: egy akkumulátor, amelynek teljesítménye meghaladja a hét megawattórát - elég nagy ahhoz, hogy egy egész falut ellátjon villamos energiával. Végül is 120 kilométerre kell szállítania a hajót. A raktérben 120 konténer van. Ez nem hasonlítható össze a több mint 20 000 konténert szállító óceánjáró hajókkal. De a Yara Birkeland elég nagy a céljaihoz.
És van még egy finomsága: a fedélzeten lévő érzékelőknek és számítógépeknek köszönhetően 2020-tól autonóm módon kell elsajátítania az útvonalat. Andreas Seth, a Rolls-Royce hajószállító automatizálási szakértője számára ez a jövő: „Az autonóm hajók hamarosan a helyi útvonalakon közlekednek” - mondja. Az első autonóm hajó 2030-ban lépi át az Atlanti-óceánt.