من النظرية إلى الواقع الهندسي
لسنوات، احتل الهيدروجين موقعاً بارزاً في نقاشات إزالة الكربون البحرية، وقُدّر لاحتراقه الخالي من الكربون وكثافة الطاقة النظرية. أصدرت DNV دراسة نهائية نيابة عن الوكالة الأوروبية لسلامة الملاحة البحرية (EMSA)، وحولت الآن تلك المحادثة من الإمكانات الطموحة إلى العبء الهندسي المحدد كمياً — والصورة التي تظهر أكثر تحدياً بكثير مما كان يأمله الكثيرون في الصناعة.
DNV، جمعية التصنيف النرويجية التي تحمل تقييماتها الأمنية وزناً كبيراً عبر صناعة الشحن العالمية، كُلفت من قبل EMSA بتقييم المتطلبات الأمنية العملية لسفن تعمل بالهيدروجين. النتائج لا تغلق الباب على شحن الهيدروجين، لكنها ترفع بشكل كبير شريط التكلفة والتعقيد الذي يجب على أي مالك أو مصمم سفينة تجاوزه قبل وضع الهيدروجين في الخدمة التجارية.
فجوة الهندسة الأمنية
النتيجة الأساسية لدراسة DNV هي أن الخصائص الفيزيائية للهيدروجين تخلق تحديات أمنية لا يمكن إدارتها من خلال التكيف التدريجي مع تصاميم السفن الموجودة. للهيدروجين نطاق قابلية اشتعال واسع جداً — فهو يشتعل في تركيزات الهواء بين 4 و 75 في المئة — وجزيئاته صغيرة بما يكفي لتخترق المواد التي ستحتوي بشكل موثوق على الوقود الآخر. يتطلب هذا الجمع نظم احتواء مصممة خصيصاً، والتهوية المحسّنة في جميع الأماكن حيث قد يتراكم الهيدروجين، والقدرات المكررة للكشف والاستجابة في حالات الطوارئ في جميع أنحاء السفينة.
تترجم هذه المتطلبات مباشرة إلى وزن هيكلي إضافي وزيادة تعقيد التصميم وتكاليف رأس المال الأعلى. بالنسبة لبعض فئات السفن، خاصة تلك حيث تكون ميزانيات المساحة والوزن محدودة بإحكام، قد يتطلب الوفاء بالغلاف الأمني للهيدروجين إعادة تفكير أساسية في الهندسة البحرية بدلاً من مجرد استبدال نظام الوقود.
الآثار المالية لمالكي السفن
الآثار المالية كبيرة. بخلاف الغاز الطبيعي المسال، الذي تطلب تعديلات ذات مغزى عندما دخل الشحن كوقود بديل، يتطلب الهيدروجين إعادة تصميم أكثر أساسية لكيفية تخزين الوقود ومعالجته وتوزيعه على متن السفينة. يتطلب تخزين الهيدروجين السائل المبرد نظم عزل تحافظ على درجات حرارة أقل من -253 درجة مئوية. يوفر الهيدروجين الغازي المضغوط تخزيناً أبسط ولكن بكثافة طاقة أقل بكثير، مما يتطلب أحجام خزانات أكبر تستهلك السعة الاستيعابية.
يشير تحليل DNV إلى أن هذه المتطلبات الهندسية ستضيف بشكل كبير إلى تكاليف بناء السفن عبر أنواع السفن. بالنسبة للمشغلين الذين يتنقلون بالفعل في هوامش رقيقة بموجب لوائح الانبعاثات IMO، يمثل النفقات الإضافية للرأسمال والتشغيل المرتبطة بالهيدروجين رادعاً كبيراً مقارنة بالبدائل مثل الأمونيا والميثانول والوقود الحيوي المتقدم التي تتشارك بعض الوعود البيئية للهيدروجين مع عبء هندسي أقل.
لماذا تدراسة EMSA مهمة
تأخذ جمعيات التصنيف ومنظمات سلامة الملاحة البحرية تقييمات DNV بجدية عند وضع القواعد التي تحكم ما يمكن بناؤه والسفن وكيف يجب أن يتم تشغيلها. ستُبلغ دراسة EMSA الأطر التنظيمية الأوروبية التي تحكم السفن التي تعمل بالوقود البديل، ومن المرجح أن تؤثر استنتاجاتها على سرعة تطور مسارات التصريح والشهادة لسفن الهيدروجين.
الوضوح التنظيمي شرط أساسي للاستثمار التجاري. لن يلتزم مالكو السفن والمقرضون برأس المال في مشاريع السفن التي تعمل بالهيدروجين دون معرفة معايير السلامة التي يجب أن يفيوا بها وما هي عملية الشهادة التي تواجهها. حتى يتم إنشاء تلك الأطر، ستبقى النشر التجاري للهيدروجين في التطبيقات البحرية محصوراً في مشاريع العرض والتطبيقات المتخصصة.
حيث الهيدروجين له حالة
لا تستبعد دراسة DNV شحن الهيدروجين تماماً. بالنسبة للمسارات البحرية القصيرة حيث تعود السفن إلى الميناء بشكل متكرر، يصبح تخزين الهيدروجين الغازي أكثر قابلية للتطبيق لأن لوجستيات الوقود أبسط وعقوبة كثافة الطاقة أقل أهمية. تقدم العبّارات والقاطرات الميناء والسفن البحرية الساحلية التي تعمل على جداول زمنية متوقعة ظروفاً أكثر ملاءمة للهيدروجين من سفن الحاويات البحرية العميقة التي تقوم برحلات عابرة للمحيطات متعددة الأسابيع.
تعترف الدراسة أيضاً بأن التطورات المستقبلية في المواد والهندسة يمكن أن تقلل من العبء الأمني الذي يحرك التكاليف حالياً. المواد الجديدة المتوافقة مع الهيدروجين وأنظمة المستشعرات المحسّنة وتقنيات الاحتواء الأفضل هي مجالات بحث نشطة يمكن أن تغير الحساب على أفق زمني أطول.
المشهد التنافسي لوقود الملاحة البحرية
انتقال إزالة الكربون البحري هو فعلياً سباق بين عدة مسارات وقود، وستستفيد البدائل المتنافسة من نتائج دراسة EMSA حول تحديات التكلفة الخاصة بالهيدروجين. الأمونيا، التي يمكن تركيبها من الهيدروجين المتجدد ولكن يتم تخزينها ونقلها باستخدام البنية التحتية الأكثر تشابهاً مع أنظمة LPG الموجودة، ظهرت كوقود رئيسي لإزالة الكربون من البحار العميقة تماماً للأسباب التي يسلطها تقرير DNV الضوء عليها: ملف تعريف أمني أكثر قابلية للإدارة، وكثافة طاقة أعلى، ومسار تنظيمي أوضح. يوفر الميثانول والوقود الحيوي المتقدم انتقالات أقل اضطراباً حتى بالنسبة لأساطيل السفن الموجودة.
تستند هذه المقالة إلى تقارير من CleanTechnica. اقرأ المقالة الأصلية.
Originally published on cleantechnica.com