Elektrické lode Prečo sa na otvorenom mori čoskoro použije menej nafty - WiWo
Nafta sa stáva environmentálnym problémom aj na mori. Vďaka elektrickým pohonom pre trajekty a luxusné krížniky chcú prepravné spoločnosti zmeniť smer - aspoň čiastočne.
Nové svety: cestujúci na MS Roald Amundsen, tu simulácia, si vďaka hybridnej technológii čoskoro budú môcť vychutnať Antarktídu bez hluku motora.
Zdroj: tlač
Bude to špeciálna prvá plavba, keď v októbri 2018 vypláva z Čile MS Roald Amundsen z Čile. Expedičná loď nórskej lodnej spoločnosti Hurtigruten sa bude plaviť pozdĺž juhoamerického pobrežia okolo mysu Horn a potom sa vydať na cestu do Antarktídy. Z vírivky budú cestujúci žasnúť nad ľadovcami a tučniakmi.
Nie je to však len jej luxusné vybavenie, ktoré robí novú loď tak výnimočnou - je to technológia, ktorá bude nainštalovaná v podpalubí strojovne: niekoľko skríň plných lítium-iónových batérií. Mali by podporovať naftové motory - a poháňať 140 metrov dlhú loď čisto elektricky najmenej 30 minút. Toto sa na mori nikdy predtým nestalo.
530 cestujúcich bude kĺzať po majestátnych ľadovcoch v úplnom tichu. A podujatie bude tiež novinkou pre citlivú povahu: už žiadny hluk, ktorý desí veľryby a tulene, žiadne sadze, ktoré ležia ako sivý závoj na bielom ľade. „Budúcnosť lodnej dopravy je bezpochyby tichá a bez emisií,“ hovorí šéf Hurtigrutenu Daniel Skjeldam.
Ako sa darí výletným lodiam pri emisnom teste Nabu
Námorná doprava predstavuje obrat, ktorý je stále pred leteckou dopravou a spôsobuje problémy automobilovému priemyslu: smerom od ropy a k pohonom na batérie. Vo výstavbe sú už desiatky lodí, v ktorých je aspoň časť pohonu riadená batériou - od miestnych trajektov po veľké osobné lode plaviace sa po svetových oceánoch. Rovnako ako v automobilovom priemysle stále existuje potreba zvyšovať dojazdy a zdokonaľovať technológiu. Je však nespochybniteľné, že sa vyvíja nový trh, z ktorého budú ťažiť aj nemecké korporácie.
Predaj hybridných a plne elektrických lodí čoskoro na celom svete porastie, predpokladajú analytici z prieskumu trhu IDTechEx - a v roku 2027 bude predstavovať 20 miliárd dolárov. Spoločnosti ako Siemens a ABB dodávajú elektrické pohonné systémy, spoločnosti ako Corvusenergy z Kanady batérie a inovatívne lodenice navrhujú lode.
Dovolenka na „ekologickom parníku“ - toto je najčistejšia výletná loď na svete
Problémy životného prostredia v priemysle sú hnacou silou energetického boomu na otvorenom mori. Stále je jedným z najšpinavších: Väčšina parníkov používa ťažký vykurovací olej, brakický zvyšok z ropnej rafinérie, ktorý obsahuje veľké množstvo toxickej síry. 15 percent globálnych emisií oxidov dusíka pochádza z lodnej dopravy, plus 2,2 percenta emisií oxidu uhličitého. Prístavné mestá ako Hamburg trpia znečisteným vzduchom. A lodná doprava každý rok rastie. Preto sa pravidlá sprísňujú: Od roku 2020 sa môže spaľovať iba palivo, ktoré obsahuje najviac 0,5 percenta síry. Dnes je hranica 3,5 percenta. A pretože čisté palivo je nákladnejšie, elektrina sa stáva atraktívnejším zdrojom energie.
Nórski priekopníci - ešte raz
Pri prechode na elektrický pohon sa presadilo Nórsko, domovská krajina Hurtigrutenu. Je ironické, že krajina produkujúca ropu. Ale predovšetkým Nórom bolo jasné od poklesu cien ropy v posledných rokoch: Krajina nemôže žiť z tejto suroviny navždy. Nórski stavitelia lodí to pocítili najmä v roku 2015: Objednávky z odvetvia ropných vrtov na mori sa takmer úplne zrútili. Preto dnes každý, kto navštívi lodenice v okolí prístavného mesta Ålesund, ktorý hovorí so staviteľmi a vlastníkmi lodí, nevyhnutne začne hovoriť o elektrických a hybridných pohonoch. „Pred tromi rokmi sotva niekto v priemysle hovoril o batériách,“ hovorí Arne Ove Rødstøl, manažér lodenice v Ulsteine. „Teraz o tom hovorí každý.“
Dôvodom je zákon, ktorým sa Škandinávci odvážia napredovať: nové trajekty už nesmú spôsobiť emisie. Čo znamená: musíte používať batérie alebo sa spoliehať na hybridné technológie. Aj ropná spoločnosť Statoil čoraz viac vyžaduje od svojich staviteľov lodí ekologické pohony.
V Sognefjorde na pobreží môžu cestujúci od roku 2015 zažiť elektrický vek veľmi praktickým spôsobom: trajekt do automobilu Ampere s dĺžkou 80 metrov je každý deň kompletne elektrický s využitím technológie spoločnosti Siemens. Trasu dlhú šesť kilometrov prekoná za 20 minút, pokojne a bez sadzí. Má miesto pre 120 automobilov, je to mocná loď, morská Tesla.
Technické pozadie pre batérie
Batéria
Úlohou batérie je nabiť pri nabíjaní čo najviac elektrónov a uskladniť ich s čo najmenšími stratami. Pri vybíjaní potom opäť uvoľňuje elektróny, aby napríklad pomocou tohto prúdu fungoval elektromotor alebo mobilný telefón.
Batéria
V batérii sa tejto úlohy ukladania ujímajú takzvané lítiové ióny: Týmto atómom chýba elektrón. Preto sú elektricky kladne nabité. Pri nabíjaní prúdia negatívne nabité elektróny do batérie a zhromažďujú sa v hustej sieti vodivého uhlíkového grafitu. Tu migrujú aj kladne nabité ióny lítia. Každý z nich viaže elektrón - dalo by sa tiež povedať, že každý ión obsahuje elektrón, aby sa zabezpečila neutralita náboja. Keď je batéria vybitá, elektróny postupne opäť opúšťajú grafit. To znamená, že kladne nabité ióny lítia tiež migrujú z grafitovej siete. Nabíjací cyklus sa potom môže začať znova neskôr.
Nové batérie
Čím viac iónov lítia sa zmestí do batérie, tým viac elektrónov a teda energie sa môže uložiť v rovnakom priestore. Preto spoločnosť Bosch už nejaký čas pracuje na znižovaní podielu grafitu alebo sa úplne zaobchádza bez grafitu. To by výrazne zvýšilo hustotu energie batérie. Zdá sa, že startup Seeo, ktorý kúpila spoločnosť Bosch, sa teraz vydaril.
Elektrinu dodávajú lítium-iónové batérie s kapacitou 1 000 kilowatthodín - čo dokáže uchovať až 1 600 bežných autobatérií. Na každej zastávke trajekt čerpá elektrinu z vedenia a desať minút nabíja batérie. Denne absolvuje 34 výletov. A ročne ušetrí milión litrov nafty. Prevádzkovateľ Fjord1 plánuje začiatkom ďalších rokov 2018 použiť na ďalšie spojenia ďalšie dva elektrické trajekty.
Odborníci z nórskej environmentálnej organizácie Bellona očakávajú rýchle rozšírenie technológie. 180 trajektov prepraví v Nórsku 20 miliónov automobilov ročne. Podľa štúdie Bellona mohlo 84 z nich so ziskom prejsť na pohon na batériu a ďalších 43 trajektov na hybridné pohony. Plne elektrické trajekty by boli vo výstavbe o 384 miliónov eur drahšie ako naftový variant. Ich prevádzka by však bola o 77 miliónov eur lacnejšia ročne. Elektrina je lacnejšia ako palivo - a v Nórsku pochádza z čistej vodnej energie.
To všetko vedie výrobcov lodí k tomu, aby premýšľali oveľa viac. Ak môžu trajekty cestovať elektricky - prečo nie aj veľké osobné lode, ktoré premávajú na dlhšie vzdialenosti? Batérie by mohli poskytnúť aspoň časť energie.
Navštívte najmodernejší simulátor prepravy
Nórska lodenica Ulstein teraz využíva tento prístup: Stavia najväčšiu osobnú loď na svete s hybridným pohonom pre prepravnú spoločnosť Color Line. Loď, dlhá 160 metrov a s priestorom pre 2 000 cestujúcich, má od roku 2019 cestovať do južného Nórska a vypnúť naftové motory, akonáhle sa priblíži k prístavu Sandefjord, aby tam zostal čerstvý a čistý vzduch. "Loď môže hodinu jazdiť čisto elektricky," hovorí manažér spoločnosti Ulstein Rødstøl.
Je to možné, pretože lode sa už roky stavajú s elektrickými pohonmi. To znamená: Naftové generátory vyrábajú elektrinu, ktorá potom poháňa elektromotor, ktorý zase pohybuje vrtuľou. Dieselové generátory môžu byť postupne nahradené skrinkami na batérie. A naftové motory vždy fungujú hladko a veľmi efektívne, bez ohľadu na to, ako veľmi sa mení rýchlosť lode. "To šetrí až 60 percent paliva," hovorí Hallvard Lidset Slettevoll, generálny riaditeľ nórskeho výrobcu lodných pohonov Stadt.
Vylepšenie je nevyhnutné
Energetická hustota batérií zatiaľ nebola dostatočná na to, aby umožnila veľkým elektrickým lodiam plaviť sa cez Tichý oceán. Obrat na mori sa pravdepodobne podarí oveľa neskôr ako na ceste, v Nórsku vidíte iba prvé značky. Priemysel však ráta s úspechom technologického prielomu, ktorý uspeje aj v tom, že aj nákladné lode budú potom jazdiť na batérie.
Ktoré znečisťujúce látky sú vo výfukových plynoch
Oxidy dusíka
Oxidy dusíka (zvyčajne NOx) vstupujú do atmosféry pôvodne zo spaľovacích procesov, väčšinou vo forme oxidu dusnatého (NO). Tam reagujú s kyslíkom vo vzduchu za vzniku toxickejšieho oxidu dusičitého (NO2). Zlúčeniny sa v prírode vyskytujú iba vo veľmi malom množstve; pochádzajú hlavne z automobilov a elektrární. Látky môžu napádať sliznice, spôsobiť problémy s dýchaním alebo podráždenie očí a poškodiť srdce a krvný obeh. Rastliny sú poškodené tromi spôsobmi: NOx sú pre listy jedovaté a pôdu prehnojujú a okysľujú. Oxidy dusíka navyše prispievajú k tvorbe jemného prachu a prízemného ozónu.
oxid uhličitý
Oxid uhličitý (CO2) je pre ľudí neškodný v nie príliš veľkom množstve, zároveň je však najdôležitejším skleníkovým plynom a 76 percent je zodpovedných za globálne otepľovanie spôsobené človekom. Podľa Spolkovej agentúry pre životné prostredie spôsobuje cestná doprava v Nemecku asi 17 percent všetkých emisií skleníkových plynov - CO2 tu hrá najväčšiu úlohu. Stále existujú ekonomickejšie motory, ale zároveň stále väčšie osobné automobily a viac nákladných automobilov. Okrem toho pribúdajú náznaky, že by výrobcovia automobilov mohli roky podvádzať nielen s NOx, ale aj s informáciami o CO2.
Oxid siričitý
Pri spaľovaní paliva v mnohých lodných motoroch sa tiež vytvára toxický oxid siričitý (SO2). V osobných a nákladných vozidlách sa však táto škodlivina neprodukuje, čo je spôsobené samotným palivom: Lodná nafta je napríklad výrazne menej rafinovaná ako nafta alebo vykurovací olej, a preto stále obsahuje chemické zlúčeniny, ktoré sa pri spaľovaní premieňajú na znečisťujúce látky.
tuhé častice
Drobné jemné prachové častice sa vytvárajú buď priamo v motoroch automobilov, elektrárňach a priemyselných podnikoch alebo nepriamo prostredníctvom oxidov dusíka a iných plynov. Častice vstupujú do pľúc a vstupujú do krvi. Môžu spôsobiť zápal dýchacích ciest, ako aj trombózy a poruchy srdca. Emisie jemného prachu v Nemecku od polovice 80. rokov významne poklesli. Mestá zriadili environmentálne zóny na zníženie úrovne tuhých častíc.
Jemný prach sa netvorí iba v motoroch. Oter z pneumatík a bŕzd sa tiež rozpúšťa v najjemnejších časticiach. Rovnakým spôsobom, pri každom naštartovaní a zabrzdení dôjde k koľajniciam jemného kovu. To všetko tiež končí vo vzduchu ako jemný prach.
Katalyzátory
Úlohou katalyzátorov je štiepenie nebezpečných plynov na iné látky. V automobiloch trojcestný katalyzátor prevádza toxický oxid uhoľnatý (CO) pomocou kyslíka na CO2, dlhších uhľovodíkov na CO2 a vodu a NO a CO na dusík a CO2. Takzvaný oxidačný katalyzátor vo vozidlách s naftovým motorom umožňuje iba prvé dve reakcie, takže výfuk z nafty obsahuje ešte viac oxidov dusíka ako výfuk z benzínu. Problém môže zmierniť vstreknutá močovina („AdBlue“): V prúde výfukových plynov sa najskôr tvorí amoniak, ktorý sa potom premieňa na dusík a vodu.
Napríklad nórska spoločnosť na výrobu hnojív Yara a zbrojárska spoločnosť Kongsberg už stavajú nákladnú loď, ktorá bude plne elektrická: Yara Birkeland má od roku 2018 prepravovať hnojivá medzi tromi prístavmi. Zatiaľ to umožňujú nákladné vozidlá, ktoré uskutočnia 40 000 jázd ročne. Na palube lode: batéria s výkonom viac ako sedem megawatthodín - dostatočne veľká na to, aby zásobovala celú dedinu elektrickou energiou. Koniec koncov, mala by loď niesť 120 kilometrov. V nákladovom priestore je 120 nádob. To sa nedá porovnať s zaoceánskymi parníkmi, ktoré prepravujú viac ako 20 000 kontajnerov. Ale Yara Birkeland je na svoje účely dosť veľký.
A má aj ďalšie vychytávky: vďaka senzorom a počítačom na palube by mal svoju trasu zvládnuť autonómne od roku 2020. Pre Andreasa Setha, experta na automatizáciu dodávateľa lodí Rolls-Royce, je to budúcnosť: „Autonómne lode budú čoskoro cestovať po miestnych trasách,“ hovorí. Prvá autonómna loď by mala prekročiť Atlantik v roku 2030.