السفن السياحية والاتجاهات البيئية في نقل الطاقة

بواسطة كيرا كولي • 3 جمادى الثانية 1439

ويعمل ما يقرب من 360 سفينة بحرية على المحيط اليوم، حيث تنقل آلاف الركاب إلى المواقع الجديدة والمقررة في جميع أنحاء العالم. وقد دفعت كروز بوم هذه الصناعة في السنوات الأخيرة النمو والتقدم مع 93 سفينة جديدة قيد الإنشاء حاليا تعرض أحدث التقنيات المتاحة اليوم. الآن، أثارت شعبية متزايدة من الطرق النائية والمغامرة مثل المناطق القطبية والمعالم التراثية لليونسكو مخاوف بشأن الآثار على البيئات البحرية والسواحل. ويستمر أصحاب المصلحة في انتظار وضع تشريعات بيئية تحدد الاستراتيجيات الخضراء التي يعتمدها مختلف المشغلين. هنا، نلقي نظرة سريعة على بعض من التكنولوجيا الواعدة المتاحة لصناعة الرحلات البحرية اليوم.

بواسطة كيرا كولي

ومع السعي إلى الحد من الآثار المحلية الناجمة عن زيادة حركة المرور وانبعاثات السفن، يجري تطوير العشرات من الحلول المحتملة بما في ذلك أنواع الوقود البديلة. ولكن أنواع الوقود الجديدة غالبا ما تتطلب تغييرات باهظة التكلفة على الأنظمة والآلات على متن الطائرة. وعالوة على ذلك، يجب وضع االعتبارات حول التوافر المحلي والعالمي، وتقنيات اإلنتاج، والشواغل المتعلقة بالسلامة.

وسيكون الكأس المقدسة لصناعة النقل البحري وقود يمكن الوصول إليه بسهولة، ويمكن إدخاله دون زيادة كبيرة في التكاليف أو التعديلات على المرافق الموجودة على متن السفينة السياحية. مع عدم وجود مثل هذا الوقود في الأفق، والصناعة تتطلع إلى تطوير الخيارات البديلة المتاحة اليوم أو في المستقبل المنظور مثل الغاز الطبيعي المسال (لنغ) والوقود الحيوي.

 الوقود البديل

الغاز الطبيعي المسال (لنغ) هو سائل واضح، عديم الرائحة، وغير سامة، وتشكلت عند تبريد الغاز الطبيعي إلى -162C (-260F). وهو يعتبر الوقود الأحفوري الأكثر نظافة في العالم اليوم، وعلى هذا النحو، تلقى الغاز الطبيعي المسال أكبر حصة من الاهتمام في أشكال الاستثمار والتنمية منذ أن بدأت التجارة لأول مرة في عام 1960.

"في الماضي، تم تكليف العديد من المهندسين لتصميم الديناميكا الهوائية للقمع على متن سفينة سياحية بحيث الجسيمات التي ترك المكدس لا تسقط على سطح السفينة والركاب غير المطمئنين. سوف الغاز الطبيعي المسال حل هذه المشكلة على الفور. أبعد من ذلك هو أكثر ملاءمة للبيئة، بل هو أيضا نوع الوقود الذي أصبح أكثر المتاحة، ولها ببساطة بعض الفوائد العملية لصناعة الرحلات السياحية مما يجعلها جذابة للغاية. وفيما يتعلق بانتقال الطاقة البحرية، فإن وقود الغاز الطبيعي المسال هو شيء نعتقد أنه سوف يتم تسريعه سواء في صناعة الرحلات البحرية أو بشكل عام "، وقال كجارتان روس، و مان ديزل & توربو، ورئيس شركة السفينة الخضراء للمستقبل.

وفي عام 2000، تم إطلاق أول سفينة تعمل بالطاقة للغاز الطبيعي المسال، وهناك اليوم نحو 75 سفينة تعمل بالغاز الطبيعي المسال قيد التشغيل و 80 سفينة قيد الإنشاء. ومن المتوقع أن يتسارع نمو السفن التي تعمل بالطاقة للغاز الطبيعي المسال خلال العقد المقبل بسبب معايير الانبعاثات الثالثة من أآاسيد النيتروجين في أمريكا الشمالية والحدود القادمة للكبريت بنسبة 0.5٪ في المياه الأوروبية اعتبارا من عام 2020.

وتقوم أكبر شركة تجارية في العالم، وهي شركة كارنيفال، بتوسيع قدراتها للغاز الطبيعي المسال لتزويد الغاز الطبيعي المسال. في احتفال في هامبورغ في سبتمبر 2017، كرنفال رسميا بداية البناء لأول سبع سفن سياحية من الجيل القادم سوف يتم تشغيلها بالكامل من قبل الغاز الطبيعي المسال. وبحلول نهاية عام 2018، ستكون أول شركة سياحية تستخدم الغاز الطبيعي المسال في البحر المفتوح وفي الميناء.

وفي حين سرق الغاز الطبيعي المسال الأضواء على أنواع الوقود البديلة، هناك العديد من الخيارات الأخرى التي تظهر إمكانات كبيرة كبديل للنفط في محركات الوقود المزدوج. الوقود الحيوي والميثانول ذات أهمية خاصة لأنها تقدم أيضا تخفيضات كبيرة في انبعاثات أكاسيد النيتروجين والجسيمات (بيإم).

وقال روس: "هناك عدد متزايد من الشركات المتخصصة في إنتاج الوقود الحيوي من مصادر مستدامة، ومن المثير للاهتمام لأن هذا هو حل الوقود الذي يمكن أن تنطبق على أي سفينة، ولكن التحديات هي ضمن التكاليف لأنها أكثر تكلفة بكثير - حوالي 70-80٪ - بالمقارنة مع أسعار الوقود القياسية، وبطبيعة الحال، وهذا هو الاعتبار المهم لكثير من أصحاب السفن، ولكن كما هو الحال مع جميع الابتكار والتقنيات الجديدة، في بعض نقطة الموردين سوف تجد وسيلة لتسليم المنتج بتكاليف مخفضة والسؤال هو أي وقود بديل سوف يصل إلى هناك أولا؟ إنه سباق حيث توفر الوقود والتسعير في نهاية المطاف اتخاذ قرار ما حل يحصل على اعتماد واسع ".

وبالإضافة إلى سعر الوقود نفسه، فإن تكاليف بناء أو إعادة تجهيز سفن الوقود المزدوجة، وحجم خزانات الوقود، والمخاوف المتعلقة بالسلامة، هي أيضا عوامل تحتاج إلى النظر فيها.

 الطاقة الكهربائية

الفوائد البيئية لاحتضان الطاقة الكهربائية واضحة إلى حد ما وتشمل تخفيضات في الضوضاء والاهتزاز، وانخفاض الانبعاثات مثل أكاسيد النيتروجين، سوكس، و بيإم. "وهذا أمر مهم بشكل خاص في الموانئ والمناطق الساحلية المأهولة والوجهات مندوب البيئة. النرويج هي مكان مثير لمتابعة الآن لأنها تقدم لمحة عن ما سيجلب في المستقبل لرحلات السفن والعبارة من حيث الكهربائية. لديهم بالفعل العبارات الكهربائية بالكامل في أماكن مثل المضايق النرويجية. يمكن أن تكون الحلول الهجينة المختلفة، مثل الهجين للغاز الطبيعي المسال مع البطاريات، أو ربما جزئيا الديزل والكهرباء الدفع السيناريو الذي أستطيع أن أرى القادمة في المستقبل القريب. هل يمكن القول أن التكنولوجيا هي بالفعل هنا "، وقال روس.

القضية مع تكنولوجيا البطارية اليوم هو كثافة الطاقة، مما يؤثر على حجم البطاريات حزم على متن الطائرة ومجموعة المبحرة من السفن الكهربائية. وتسمح تكنولوجيا اليوم للسفن الصغيرة الهجينة للبطارية بالتحول إلى الانبعاثات الصفرية، والدفع الكهربائي بالقرب من المدن الساحلية والمناطق الحساسة بيئيا، وأثناء السفر إلى الموانئ. ومع ذلك، بالنسبة لسفن الرحلات البحرية التي تجوب المحيطات، فإن حزم البطاريات في الوقت الحالي كبيرة جدا بحيث لا تكون مصدر الطاقة الرئيسي لسفينة سياحية كبيرة تسير لمسافات طويلة. ومع ذلك، فإن التكنولوجيا تتقدم في وتيرة وربما في وقت آخر 10 سنوات، والبطاريات تلعب دورا أكثر بروزا.

ويجري حاليا تصميم أنظمة الدفع التي تعمل بالطاقة للسفن الصغيرة ومصنعي المحركات مثل مان ديزل & توربو يقومون بإعداد حلول كهربائية هجينة للسفن من جميع الأحجام. سوف استكشاف كروز المشغل، هرتيغروتن، كما سيتم إطلاق اثنين من الجيل القادم من السفن المستكشف في غضون العامين المقبلين، التي وضعت لتكون أول بطارية تعمل بالطاقة الهجينة السفن في العالم. رون توماس إيغ، نائب الرئيس التنفيذي لشركة هورتيجروتن في الاتصالات العالمية، يعتقد اعتقادا راسخا بأن مستقبل صناعة الرحلات البحرية الكهربائية، قائلا: "لقد رأينا ثورة تسلا على الشاطئ، وأعتقد أن ثورة تسلا تأتي إلى البحار. عندما نفعل ذلك، نحن واثقون من أننا سوف تكون في الجبهة عندما يحدث ذلك. "

 خلايا الوقود

كما تلقى استخدام خلايا الوقود كدفعة سفينة صديقة للبيئة الكثير من الاهتمام من منظمات مثل كرنفال ورويال الكاريبي. وتمثل هذه التكنولوجيا خطوة دراماتيكية أخرى نحو الأمام بالنسبة للصناعة البحرية في مجال الابتكار الأخضر.

خلايا الوقود تنتج الطاقة باستخدام تفاعل الكهروكيميائية، بدلا من الاحتراق. عملية تحويل الوقود مباشرة إلى الكهرباء والحرارة، وزيادة الكفاءة التشغيلية. والماء هو المنتج الوحيد للنفايات، لذلك فهي تسبب تلوثا أقل وتزيل الانبعاثات.

وفقا لدراسة أجرتها لجنة دنف غل من قبل الوكالة الأوروبية للسلامة البحرية (إمزا) والصناعة هي العشرات من المشاريع، وتقييم سبعة تقنيات مختلفة خلايا الوقود. وتشمل هذه المشاريع خلية الوقود القلوية (أفك)، وخلايا الوقود الغشائية للبروتون (بيمفك)، و بيمفك ذات درجة الحرارة العالية، وخلايا الوقود الميثانول المباشرة (دمفك)، وخلايا وقود حمض الفوسفوريك، وخلايا وقود كربونات المنصهر (مسفك) وخلايا الوقود أكسيد الصلبة (سوفك).

وقال روس: "خلايا الوقود هي تكنولوجيا مثيرة حقا. التحدي من وجهة نظري هو إيجاد سبل لتوسيع حجم محطات خلايا الوقود على السفن السياحية لتكون بمثابة حلول الطاقة الدفع للسفن أكبر. ولكن من المثير للاهتمام جدا لأنه إذا كنت تنظر السفن سفينة الهجين البطارية، يمكن أن يكون هذا الحل أيضا هناك لخلايا الوقود التي تعمل على الميثان على سبيل المثال. كانت هناك تجارب مع بعض خلايا الوقود، واختبار أنواع مختلفة من تقنيات خلايا الوقود - بعض العمل بشكل أفضل من غيرها. وهناك تحد كبير آخر يتمثل في تحسين كفاءة التكنولوجيات، ولكنها تقنية سيكون من المثير للاهتمام جدا اتباعها ".

كما تصبح خلايا الوقود أرخص وأكثر كفاءة، وهذا الحل تصبح أكثر قابلية للحياة بطريقة هامة لتشغيل وظائف الفندق سفينة سياحية.

أعلنت شركة رويال كاريبيان كرويسس (ركيل) عن أن تكنولوجيا خلايا الوقود ستلعب دورا في سفنها المصنفة من طراز إيكون التي تقوم ببناءها ماير توركو لتسليمها في عام 2022 وعام 2024. وفي عام 2017، قامت شركة أب باختبار أول نظام لخلايا الوقود في صناعة الرحلات البحرية على سفينة رسل أواسيس من الدرجة، واختبار قدرتها على توفير الطاقة بكفاءة قبل خط تثبيت التكنولوجيا على السفن القادمة من الدرجة رمز. ومن المتوقع أن تعمل سفن الرموز في المقام الأول على الغاز الطبيعي المسال ولكن سيكون لها أيضا الوقود المقطر الذي يمكن أن تعمل عليه عند استدعاء الموانئ التي تفتقر إلى البنية التحتية للغاز الطبيعي المسال.

كما يستثمر الكرنفال في أبحاث وتطوير خلايا الوقود. ويعتقد خط كروز أن خلايا الوقود سيكون لها مكان ودور للعب في الصناعات السياحية الانتقال الأخضر، والسؤال الذي طرحته سفب الشؤون البحرية توم سترونغ هو "أين التكنولوجيا الجلوس في المخطط الكبير؟"

 أنظمة تنظيف غاز العادم

واحدة من التقنيات المتاحة بالفعل اليوم هو أنظمة تنظيف الغاز العادم. وكان هناك تركيز قوي على خفض انبعاثات أكسيد الكبريت من السفن البحرية لبعض الوقت الآن بسبب الآثار الضارة على البيئة وصحة الإنسان. هذا هو المكان الذي يستفيد فيه نظام تنظيف غاز العادم من الصناعة وهو أيضا أحد التقنيات التي تستخدمها السفن للبقاء في المستوى الثالث المتوافق، خاصة وأنه لا توجد قيود على حجم السفينة التي يمكن أن تستفيد منها.

هذا هو أيضا حل آخر حيث منظمات مثل ورتسيلا والكرنفال تستثمر بكثافة بسبب قدرتها على إزالة الملوثات الرئيسية من غازات العادم في البحر، أثناء المناورة، وفي الميناء. مع خطط لاستثمار ما يصل إلى 400 مليون $، كرنفال هي في عملية تصميم وبناء وتركيب تكنولوجيا تنظيف غاز العادم على أكثر من 70 سفينة.

ويوضح روس، "التحدي الآن هو أن لا أحد يعرف حقا متى وماذا سيكون التشريع في المستقبل. وسيتعين على السفن التي بنيت الآن أن تعمل في تشريع وسيطرة بيئية أشد صرامة، ولذلك سيكون من مصلحة السفن بناء سفينة على نحو يجعل من السهل تحديثها بما يتفق مع التشريعات المقبلة. كصناعة، فإن الشركات المصنعة أيضا ترغب كثيرا في معرفة ما سيكون الطلب على معداتنا حتى نتمكن من معرفة ما يجب علينا نقل جهود البحث والتطوير لدينا. هذا تحد كبير، ليس فقط لصناعة الرحلات البحرية ولكن أيضا للعالم الشحن بأكملها. "

كما نشرت في طبعة فبراير 2018 من مراسل البحرية والهندسة الأخبار : https://magazines.marinelink.com/nwm/MaritimeReporter/201802/#page/1