隨著脫碳成為航運業的重要議題，氫氣和燃料電池在推動航運業綠色轉型方麵發揮著重要作用。受人尊敬的行業專家 Mikko Niini 向我們闡述了這個關鍵工業領域需要克服的挑戰，以及氫氣為行業發展帶來的潛力。
航運是可實現節能的運輸方式之一，在全球貿易中發揮著至關重要的作用，運輸著約 80% 的貨物（《2023 年海上運輸審查》，聯合國貿易和發展會議）。另一方麵，它也是全球溫室氣體排放的主要產出者，占人類活動排放量的近 3%。
因此，航運業麵臨著脫碳的壓力。國際海事組織 (IMO) 於 2023 年修訂了《溫室氣體戰略》，設定如下目標：到 2030 年溫室氣體排放量比 2008 年減少至少 20%，到 2040 年溫室氣體排放量比 2008 年減少至少 70%，到 2050 年實現國際航運業溫室氣體淨零排放。
歐盟正在大力推動航運業綠色轉型，例如從 2024 年(nian)開(kai)始(shi)將(jiang)航(hang)運(yun)業(ye)納(na)入(ru)歐(ou)盟(meng)排(pai)放(fang)交(jiao)易(yi)體(ti)係(xi)。船(chuan)舶(bo)所(suo)有(you)者(zhe)和(he)運(yun)營(ying)商(shang)麵(mian)臨(lin)著(zhe)巨(ju)大(da)的(de)挑(tiao)戰(zhan)，他(ta)們(men)需(xu)要(yao)決(jue)定(ding)采(cai)用(yong)哪(na)些(xie)替(ti)代(dai)燃(ran)料(liao)和(he)節(jie)能(neng)技(ji)術(shu)來(lai)實(shi)現(xian)自(zi)己(ji)的(de)脫(tuo)碳(tan)目(mu)標(biao)，同(tong)時(shi)遵(zun)守(shou)日(ri)益(yi)嚴(yan)格(ge)的(de)國(guo)家(jia)和(he)國(guo)際(ji)法(fa)規(gui)以(yi)及(ji)達(da)成(cheng)《巴黎協定》(COP21) 的目標。
航運中使用氫氣的挑戰
幾十年來，氫氣一直用於工業過程，包括石油精煉和冶金過程。它還用於生產氨和甲醇 — 這zhe兩liang種zhong燃ran料liao都dou是shi航hang運yun業ye中zhong傳chuan統tong化hua石shi燃ran料liao的de現xian實shi替ti代dai品pin。當dang今jin氫qing氣qi麵mian臨lin的de一yi大da挑tiao戰zhan是shi，大da部bu分fen氫qing氣qi仍reng使shi用yong天tian然ran氣qi等deng化hua石shi燃ran料liao生sheng產chan。此ci外wai，目mu前qian國guo際ji上shang仍reng未wei正zheng式shi製zhi定ding關guan於yu氫qing氣qi作zuo為wei航hang運yun燃ran料liao的de規gui則ze和he條tiao例li，國guo際ji海hai事shi組zu織zhi (IMO) 在這一問題上的進展也很緩慢。
另一個挑戰是，與船用燃氣油相比，直接使用氫氣作為燃料需要船上更多的空間。它可以以液態形式儲存在 -253°C 以下，但這需要大量的能源和專門的儲存係統。由於氫氣極易爆炸，因此也帶來了一係列獨特的安全挑戰。
還有燃料基礎設施方麵的問題。為了使氫氣在航運業綠色轉型中發揮作用，需要有基礎設施來支持氫氣作為燃料的配送、儲存和供應。目前，這種基礎設施還不存在。雖然紙麵上的計劃很多，但在船級社、政府和供應商履行各自的職責之前，我們不能指望航運業取得重大發展。
挪威在海洋氫氣應用方麵處於領先地位
盡管麵臨這些挑戰，挪威等國家/地區仍在推動采用氫氣作為航運燃料，並實施了廣泛的技術開發和政府支持計劃。挪威之所以能夠走在前列，是因為挪威政府認為氫氣（尤其是綠色氫氣）對於到 2050 年實現淨零排放至關重要。總體而言，挪威在航運方麵也處於世界領先地位。
MF Hydra 渡輪是世界上第一艘以液氫為動力的渡輪，是多家公司合作的成果。該船使用聚合物電解質膜 (PEM) 燃料電池。2024 年，一家挪威船廠獲得訂單，為航程三個半小時的博德 - 羅弗敦航線建造兩艘氫動力渡輪，而 Torghatten Nord 於 2022 年贏得了該航線運營合同。
除挪威外，日本也是氫氣用於海洋應用的先行者。如果其他國家/地區要效仿，則必須加快製定有關航運中使用氫氣的監管規定。2017 年通過的《使用氣體或其他低閃點燃料的船舶國際安全規則》（IGF 規則）是重要的一步，因為它實現了一種明確定義的“替代設計方法”，可用於批準氫氣燃料儲存和燃料供應係統。
海洋環境中的燃料電池係統
燃料電池比內燃機和燃氣輪機更高效，而且由於結構簡單、運動部件少，因此也更安靜可靠。它們在使氫氣作為電力推進船舶的燃料成為可能方麵展現出巨大的前景。目前已有多個海洋項目采用 PEM 燃料電池，ABB 是該領域的領導者之一，其模塊化燃料電池解決方案可與船上的電池或發動機結合使用。
燃ran料liao電dian池chi在zai海hai事shi應ying用yong中zhong的de使shi用yong仍reng處chu於yu起qi步bu階jie段duan，但dan與yu其qi他ta技ji術shu一yi樣yang，隨sui著zhe公gong司si和he研yan究jiu機ji構gou彙hui集ji知zhi識shi和he資zi源yuan，我wo們men將jiang看kan到dao快kuai速su的de發fa展zhan和he規gui模mo上shang的de擴kuo大da。風feng力li發fa電dian行xing業ye就jiu是shi一yi個ge很hen好hao的de例li子zi，表biao明ming了le變bian化hua的de速su度du能neng有you多duo快kuai。第di一yi批pi海hai上shang風feng電dian場chang采cai用yong的de渦wo輪lun機ji容rong量liang約yue為wei 2-3 兆瓦，而最新項目中的渦輪機容量約為其六倍，為 15-20 兆瓦。
ranliaodianchijiangchengweihangyunyelvsezhuanxingdeyigezhongyaozuchengbufen，youqishiduiyuyuelaiyueshouhuanyingdediandongchuanbohehunhedonglichuanboeryan。quandiandongchuanboyijingchuxianzaijiaoduandechangguidulunhangxianshang，erhunhedonglichuanbozhengzaixunsuchengweikegundulunlingyudechangtai。
快速製定法規和開發基礎設施至關重要
航hang運yun業ye已yi堅jian定ding地di走zou在zai脫tuo碳tan和he采cai用yong氫qing氣qi等deng替ti代dai燃ran料liao的de路lu上shang。與yu監jian管guan機ji構gou和he政zheng府fu合he作zuo，下xia一yi個ge關guan鍵jian步bu驟zhou是shi加jia快kuai製zhi定ding法fa規gui和he安an全quan規gui範fan，同tong時shi加jia快kuai開kai發fa基ji礎chu設she施shi，以yi使shi氫qing氣qi能neng夠gou作zuo為wei能neng源yuan得de到dao更geng廣guang泛fan和he更geng快kuai速su的de應ying用yong。