氫氣和燃料電池如何推動航運業綠色轉型

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面發揮著重要作用。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）。另一方面，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，航運業面臨著脫碳的壓力。國際海事組織 (IMO) 于 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凈零排fang。

歐盟正在大力推動航運業綠色轉型，例如從 2024 年開始將航運業納入歐盟排放交易體系。船舶所有者和運營商面臨著巨大的挑戰，他們需要決定采用哪些替代燃料和節能技術來實現自己的脫碳目標，同時遵守日益嚴格的國家和國際法規以及達成《巴黎協定》(COP21) 的目標。

航運中使用氫氣的挑戰

幾十年來，氫氣一直用于工業過程，包括石油精煉和冶金過程。它還用于生產氨和甲醇 — 這兩種燃料都是航運業中傳統化石燃料的現實替代品。當今氫氣面臨的一大挑戰是，大部分氫氣仍使用天然氣等化石燃料生產。此外，目前國際上仍未正式制定關于氫氣作為航運燃料的規則和條例，國際海事組織 (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系統。由于氫氣極易爆炸，因此也帶來了一系列安全挑戰。

還有燃料基礎設施方面的問題。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。雖然紙面上的計劃很多，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面處于領xian地位

盡管面臨這些挑戰，挪威等國家/地區仍在推動采用氫氣作為航運燃料，并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）對于到 2050 年實現凈零排fang至關重要。總體而言，挪威在航運方面也處于世界領xian地位。

MF Hydra 渡輪是shi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 于 2022 年贏得了該航線運營合同。

除挪威外，日本也是氫氣用于海洋應用的xian行者。如果其他國家/地區要效仿，則必須加快制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"，可用于批準氫氣燃料儲存和燃料供應系統。

海洋環境中的燃料電池系統

燃料電池比內燃機和燃氣輪機更高效，而且由于結構簡單、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面展現出巨大的前景。目前已有多個海洋項目采用 PEM 燃料電池，ABB 是該領域的ling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。

燃料電池在海事應用中的使用仍處于起步階段，但與其他技術一樣，隨著公司和研究機構匯集知識和資源，我們將看到快速的發展和規模上的擴大。風力發電行業就是一個很好的例子，表明了變化的速度能有多快。第一批海上風電場采用的渦輪機容量約為 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。

燃料電池將成為航運業綠色轉型的一個重要組成部分，尤其是對于越來越受歡迎的電動船舶和混合動力船舶而言。全電動船舶已經出現在較短的常規渡輪航線上，而混合動力船舶正在迅速成為客滾渡輪領域的常態。

快速制定法規和開發基礎設施至關重要

航運業已堅定地走在脫碳和采用氫氣等替代燃料的路上。與監管機構和政府合作，下一個關鍵步驟是加快制定法規和安全規范，同時加快開發基礎設施，以使氫氣能夠作為能源得到更廣泛和更快速的應用。

關于作者 

Mikko Niini 是自己開辦的咨詢公司 Vientistrategit Oy 的shou席執行官、Gaia Consulting 的高級顧問以及芬蘭海事協會的主席。2014 年正式退休之前，他曾擔任 Aker Arctic Technology 的shou席執行官。

過去 30 年來，Mikko 曾擔任過多個造船廠的領導管理職務。他曾擔任油輪資產管理公司 Navidom Ltd 和 Rauma Marine Constructions Ltd 的董事會主席。他還曾擔任 ESL Shipping、Nemarc Shipping Corporation、ZAO Arctic Shipping Service 和 Troms Offshore ASA 等公司的董事會成員。