自“3060”雙碳政策敲定以來,氫能技術發(fā)展迅速,燃料電池在船舶領域滲透加速,也是氫燃料電池在船舶領域發(fā)展的機遇。近年來多個企業(yè)都開展了氫能船舶的研發(fā)布局,部分船舶企業(yè)也正聚焦氫能以實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型,船用燃料電池系統(tǒng)的應用與研究被也提上日程。
發(fā)展氫能船舶的必要性
“雙碳”目標下,航運業(yè)減排壓力巨大。據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示,船舶行業(yè)每年的碳排放量達到11.2億噸以上,占世界二氧化碳排放總量的4.5%,是溫室氣體主要排放源之一。要實現(xiàn)船舶行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型,只要將清潔燃料和電力推進技術相結(jié)合,氫燃料電池船舶是重要的發(fā)展路線。
有專家指出“我國航運減排總體發(fā)展思路是以清潔能源為核心,以動力技術、能效技術為輔助措施的綜合減排路徑。”氫燃料電池具有能量能量轉(zhuǎn)化率高、零排放、無污染的優(yōu)勢,是理想的綠色船舶電力推進系統(tǒng)發(fā)電裝置。
從技術層面來看,氫能船舶在船舶領域也占有優(yōu)勢。
氫燃料電池是直流電源,電源穩(wěn)定,且不產(chǎn)生溫室氣體,規(guī)?;缶S護成本低、壽命長。氫燃料電池能量密度要高于鋰電池,航行時間長,支持遠程運輸。
政策環(huán)境
近年來,世界各國政府及相關組織為保障氫能船舶的發(fā)展出臺了有關政策。
2021年1月,日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省發(fā)布了《綠色增長戰(zhàn)略》。3月,韓國現(xiàn)代重所控股的韓國造船海洋與韓國船級社(KR)正共同開發(fā)定制全球首個氫能船舶國際標準。
2021年7月,由DNV船級社牽頭,26家領先公司與協(xié)會組成的聯(lián)盟推出《氫燃料船舶手冊》
國內(nèi)相關扶持政策也明顯增多。
2022年3月,中國海事局發(fā)布了《氫燃料電池動力船舶技術與檢驗暫行規(guī)則(2022)》,對檢驗與發(fā)證、船舶布置、輪機、電氣裝置、控制檢測和安全系統(tǒng)、消防、氫燃料儲存、氫燃料加注等方面做出了具體的要求。
地方政府方面,尤其是濱海城市,如佛山、茂名、廣州、深圳等,均提出氫能船舶的發(fā)展規(guī)劃。
國內(nèi)組織方面,2017年,中國船級社發(fā)布了《船舶應用替代燃料指南》。2022年3月,發(fā)布了《氫燃料電池》、《氫氣瓶》、《重整裝置》等3份涉及船用氫燃料電池系統(tǒng)的產(chǎn)品檢驗指南。
2022年7月,中國船級社發(fā)布的《船舶應用甲醇/乙醇燃料指南》(2022)、《船舶應用氨燃料指南》(2022)、《船舶應用燃料電池發(fā)電裝置指南》(2022)正式生效。
但有專家也指出,目前國內(nèi)燃料電池船舶領域標準有待完善,氫能船舶示范運營也有待加強。
國內(nèi)外項目涌現(xiàn)
截至目前,小型氫能船依然是當前主流,氫能船舶以客串、渡船、內(nèi)河貨船、拖輪為主,多用于近海、內(nèi)河、湖泊等場景。大型氫能船舶是當前各國的研發(fā)目標。
歐洲在氫能船舶領域研究較為領先,日本和美國因燃料電池上技術優(yōu)勢,船用氫燃料電池產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展。一些發(fā)達國家已成功研制不同類型的氫動力船舶并取得示范應用,比較有代表性的有法國“Energy Observer”號、德國“Alsterwasser”號、比利時“Hydroville”號日本燃料電池漁船、美國“Water-Go-Round”渡船、韓國“Gold Green Hygen”氫動力旅游船等。
國內(nèi)目前氫能船舶領域的產(chǎn)品多為用于內(nèi)河的觀光船舶、巡查船舶等。
今年3月,國內(nèi)首艘入級中國船級社(CCS)的 500 千瓦級氫燃料電池動力工作船“三峽氫舟 1”號在廣東省中山市下水。
4月,首艘商用氫燃料電池動力游覽船“西海新源1號”在江西省九江市九江湖心新能源船艇科技園內(nèi)成功合攏。同月,中國的第一艘氫能競賽原型動力艇在鄭州鄭東新區(qū)龍湖水域下水首航。
5月,首艘氫動力海上交通船“蠡湖未來”號主要設計圖紙正式通過了中國船級社(CCS)武漢規(guī)范研究所審圖中心的審核和批準程序,“蠡湖未來”號將成為我國首艘入級CCS的氫動力海船和鋁合金船舶。
氫能船舶未來發(fā)展
近年來多家科研機構(gòu)與企業(yè)積極參與,相關專利成果涌現(xiàn),據(jù)交通運輸部數(shù)據(jù)顯示,全球船用燃料電池市場容量大約有160GW,至2025年,氫能船舶總數(shù)約為600艘,氫燃料電池市場規(guī)模將達到200億。
但氫能船舶市場仍有問題亟需解決。如基礎設施配套問題,船用燃料電池成本和續(xù)航問題以及燃料電池壽命問題。
大型化、多樣化是是當前氫能船舶領域的發(fā)展目標,而先進的、成熟的儲氫技術則是發(fā)展的底層基礎,液氫、金屬氧化物儲氫、有機液態(tài)儲氫等高密度儲氫技術值得期待。另一方面,船舶行業(yè)近幾年經(jīng)濟性不高,燃料的替換也要考慮成本問題。
有專家給出建議,要加快大型燃料電池動力船舶的設計研發(fā)和專利布局,加快推出支持補貼政策,健全燃料補給保障條件,以保證氫能船舶產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。