در بندر Tilbury روی رودخانه تیمز، شرکت GeoPura یک واحد توان هیدروژنی را روی سکوی شناوری مستقر کرد و با پنج سلول سوختی Ballard به توانِ مجموعِ حدود 300 کیلووات، یک شناور تجاری باتریبرقی را شارژ نمود. صحنه چشمنواز بود؛ پرسش محوری این است که چرا هیدروژن وارد زنجیرهای شد که نهایتاً یک باتری را شارژ میکند و «شارژ هیدروژنی کشتی» را ممکن ساخت؟
چگونه فرایند شارژ هیدروژنی کشتی انجام شد
زنجیره عملکرد شامل مراحل زیر بود: تولید هیدروژن با الکترولیز از برق تجدیدپذیر، ذخیره و حمل هیدروژن، تبدیل دوباره به برق توسط سلولهای سوختی و تنظیم و تحویل آن برق به شارژر کشتی. این مسیر چندین تبدیل انرژی را شامل میشود؛ GeoPura اعلام کرد چیزی در حدود 3.1 مگاواتساعت برق ورودی در الکترولیز به تقریباً 1 مگاواتساعت برق قابل استفاده پس از عبور از سلول سوختی منجر شده است. برای اطلاعات تکمیلی درباره الکترولیز به Wikipedia — Electrolysis of water مراجعه کنید.
چه زمانی شارژ هیدروژنی کشتی منطقی است؟
- مکانهای دورافتاده یا موقتی که اتصال شبکه قابل اعتماد ندارند و نیاز به جایگزینی برای دیزلژنراتور وجود دارد.
- رویدادها یا پروژههای ساختمانی موقت که ضرورت برق ساکت و بدون انتشار محلی مطرح است.
- مواردی که حذفِ آلودگی محلی و کاهش نویز اولویت بالایی دارد، حتی اگر بازده کلی انرژی پایینتر باشد.
در این سناریوها، واحد هیدروژنی میتواند تجربه بهرهبرداری پاکتری نسبت به دیزل فراهم کند و در مواردی که دسترسی به شبکه محدود یا ناموجود است، گزینهای عملی ارائه دهد.
مزایا و معایب فنی و اقتصادی
مزایا
- قابلیت پشتیبانی از عملیات در مکانهایی بدون شبکه یا با اتصال ضعیف.
- حذف انتشارهای آلاینده و کاهش نویز محلی نسبت به ژنراتورهای دیزلی.
- قابلیت استقرار سریع و استفاده موقت برای پروژهها و رخدادها.
معایب
- بازده کلی انرژی نسبت به زنجیرهٔ برق مستقیم و باتری پایینتر است (تبدیلهای متعدد).
- هزینهٔ تولید، ذخیره و حمل هیدروژن معمولاً بالاتر است و زیرساخت مستقل میطلبد.
- مقیاسپذیری اقتصادی وابسته به مشتریان تکراری، نرخ استفاده بالا و ساختار تعرفهها است.
چرا باتری بندری غالباً انتخاب بهتری است
در بنادر، نیازهای مقطعی به توان بالا رایج است: اسکله در زمان ورود کشتی ممکن است برای یک ساعت به چند صد کیلووات یا چند مگاوات نیاز داشته باشد ولی اتصال شبکه محلی توان پیک را تأمین نمیکند. باتریِ ثابت یا کانتینری میتواند بهطور تدریجی از اتصال کوچکتر شارژ شود و هنگام نیاز انرژی را سریع آزاد کند. این راهکار مزایایی مثل بازده بالاتر، سادگی فنی بیشتر و امکان استفادهٔ چندمنظوره (پشتیبانی از کامیونهای برقی، تجهیزات بندری و ساختمانها) دارد. برای مطالعه بیشتر دربارهٔ ذخیرهسازی باتری به Wikipedia — Battery energy storage مراجعه کنید.
معیارهای تجاری برای ارزیابی استقرار هیدروژنی
نمونهٔ تیلبری نشان داد که از منظر فنی امکانپذیر است؛ اما تصمیم تجاری به موارد زیر بستگی دارد:
- تعداد شناورهایی که از سیستم استفاده میکنند و تکرار تقاضا،
- حجم مگاواتساعت تأمینشده در بازههای زمانی مشخص،
- قیمت تحویلی برق از طریق زنجیرهٔ هیدروژن و مقایسهٔ آن با گزینههای جایگزین،
- پذیرش یا رد راهحل توسط بنادر دیگر پس از انتشار ارقام واقعی عملیاتی.
سامانهای که قابلیت مقیاسپذیری دارد نیاز به مشتریان تکراری، نرخ استفاده بالا، تعرفههای عملی و سازوکارهای توزیع دارد. در بسیاری از موارد، شبکهها، پستها و باتریهای بافر گزینهای عملیتر ولی کمتر رسانهای هستند.
چشمانداز و توصیهٔ عملی
نمونهٔ تیلبری چشماندازی فنی ارائه کرد، اما عامل تعیینکننده برای استقرارهای تکراری اعداد واقعی اقتصادی و چارچوب سرمایهگذاری است. برای باربری دریایی الکتریکی، احتمالاً تمرکز به ساخت شبکههای منظم و زیرساختهای مشترک خواهد بود تا بهینهسازی عملیات روزمره شارژ کشتیها.
نکتهٔ عملی: اگر بندری اتصال شبکهٔ محدود دارد و نیاز به توانِ پیکِ تکرارشونده وجود دارد، باتری ثابت یا کانتینری معمولاً گزینهٔ اقتصادیتر و سادهتر است. هیدروژن در شرایط فقدان شبکه یا هنگامی که حذف انتشار و نویز محلی اولویت دارد، منطقی میشود.
برای مروری تاریخی بر بندر Tilbury میتوانید به صفحهٔ آن در Wikipedia مراجعه کنید.
