Varför införandet av vätebränsleceller accelererar på marina marknader, säger IDTechEx.
Den maritima sektorn, som står för cirka 2,9 % av de globala koldioxidutsläppen, strävar efter att uppnå bredare klimatmål som Parisavtalet och “Fit for 55” i Europa. Eftersom det är de största fartygen, såsom oceangående lastfartyg, som tenderar att bidra mest till maritima utsläpp, utgör detta en enorm utmaning.
IDTechEx ser gröna bränslen, som grönt väte och ammoniak, som några av de mest lovande lösningarna, med den nya IDTechEx-rapporten”Bränslecellsbåtar och fartyg 2023-2033: PEMFC, SOFC, väte, ammoniak, LNGförutspår att marknaderna för grönt väte PEMFC (proton exchange membrane fuel cell) och LNG/grön ammoniak SOFC (solid oxide fuel cell) kommer att växa snabbt med en CAGR på 35 % under en period av tio år.
Fartyg med flytande naturgas (LNG) är det viktigaste alternativa bränslet på maritima marknader. Den globala LNG-flottan har växt i decennier, driven av en initial policy för att minska lokala utsläpp som svaveloxider, kväveoxider och partiklar. Fokus ligger dock nu på att minska utsläppen av växthusgaser, som koldioxid och metan.
Faktum är att den nya IMO (International Maritime Organization) policy inkluderar ett “Existing Ship Energy Efficiency Index (EEXI)” och en Carbon Intensity Indicator (CII). EEXI garanterar att ett fartyg vidtar tekniska åtgärder, vad gäller utrustning och modernisering, för att minska utsläppen av växthusgaser.
CII är ett mått på koldioxidutsläpp per fraktad fraktmängd per mil och syftar till att minska utsläppen operativt. Åtgärderna ska bli obligatoriska från 2023, med de första fartygskvalifikationerna 2024. Sådana regler kommer att vara svåra att införa utan grundläggande förändringar i sättet att framdriva fartyg.
De nya reglerna äventyrar användningen av LNG som en långsiktig lösning på grund av metanslipning, som sker i varje skede av LNG:s livscykel, tillsammans med energikrävande kylning (-161C) och krav på omgasning.
IDTechEx förväntar sig dock att regelverket skapar möjligheter för alternativa bränslen, inklusive grönt väte, grön ammoniak eller e-bränslen kombinerat med kolavskiljning. För att lära dig mer om kolavskiljning och användning, se IDTechEx-rapporten”Användning av koldioxid (CO₂) 2022–2042: Teknik, marknadsprognos och spelare“.
Den kemiska energin som finns i alternativa bränslen kan omvandlas till mekanisk energi på flera sätt, inklusive förbränning; Men bränsleceller erbjuder stor potential som en mycket effektiv lösning, med en väg till nollutsläpp med gröna bränslen. För närvarande finns det två huvudalternativ för bränsleceller i den marina miljön – PEMFC, som använder grönt väte, och SOFC, som är bränsleflexibla men framför allt kan drivas på grön ammoniak, ett derivat av grönt väte.
Idag är PEMFC den mest tekniskt mogna bränslecellstekniken. Detta motiverades av deras höga effekttäthet och rumstemperaturdrift, vilket gör dem lämpliga för olika transportapplikationer.
Faktum är att företag som Toyota, Hyundai och Ballard har investerat kraftigt i att utveckla och kommersialisera teknik inom vägsektorerna. Även om bränslecellsfordon ännu inte har visat betydande marknadsantagande, möjliggör de tekniska framstegen bakom dem snabb kommersialisering inom den marina sektorn.
Stora marina PEMFC-leverantörer inkluderar Nedstack, Powercell och Ballard, som är vertikalt integrerade renodlade företag. En annan anmärkningsvärd konkurrent är Corvus Energy, som planerar att lansera sin första FC-produkt under de närmaste åren med hjälp av bränsleceller från Toyota.
Även om inget av dessa företag har börjat leverera bränsleceller till den marina sektorn – Nedstack började med stationär energi, PowerCell är en spin-out från Volvo, Ballard levererar tunga vägfordon och Corvus Energy är huvudleverantören av marinbatterier – alla har börjat vända sig till sektorn eftersom möjligheter har skapats genom reglering och finansiering.
Innovationer från dessa aktörer driver också försäljningen, med nyare produkter som dramatiskt ökar effekttätheten och säkerheten. Förbättringar inkluderar faktiskt användningen av nya plåtmaterial av rostfritt stål (ökande volymetrisk effekttäthet med cirka 40 %) samt dubbelväggiga vätgasrör, fläktar och vätesensorer, vilket gör att bränslecellen kan installeras inuti fartyget (snarare än på det öppna däcket) – en spelväxlare.
Som är uppenbart har stjärnorna anpassat sig för marina bränslecellsmarknader under de senaste två åren, och den genomsnittliga systemstorleken per fartyg har nu hoppat till över 1MW, enligt den spårade projektdatabasen. av IDTechEx i «Bränslecellsbåtar och fartyg 2023-2033: PEMFC, SOFC, väte, ammoniak, LNG“.
För närvarande domineras slutanvändningen av ett fåtal stora system i inlandslastfartyg, arbetsbåtar, offshore supportfartyg (OSV), bogserbåtar, kryssningsfartyg och färjor. Bland de största beställningarna finns ett 3,2 MW PEMFC-system från PowerCell, ett 2 MW SOFC-system från Alma Clean Power (till Viking Energys OSV) och individuella 2 MW PEMFC-ordrar för H -Tug och Ulstein OSV som ska levereras av Nedstack.
Aktuell och förväntad Bränslecell systemleveranser per fartygstyp 2019-2024. Källa: IDTechEx i “Bränslecellsbåtar och fartyg 2023-2033: PEMFC, SOFC, väte, ammoniak, LNG“
IDTechEx förutser att de flesta beställningar på medellång sikt kommer att använda PEMFC-teknik och förbli i inlands- och kustsektorerna (på grund av vätgasvolymbegränsningar). Ändå har dagens marknad bara börjat och IDTechEx-rapporten förutspår att totalt 6 MW kommer att ha levererats till fartyg i slutet av 2022. Eftersom de flesta av leveranserna är pilotprojekt för flottoperatörer, var och en med flottstorlekar på hundratals till tusentals av liknande fartyg är återkommande beställningar redo att driva snabb marknadstillväxt.
Sök efter IDTechEx
Den här artikeln är baserad på IDTechEx omfattande forskningsportfölj, som spårar efterfrågan på elfordon och tekniktrender över land, till sjöss och i luften, vilket hjälper till att navigera i allt som kan komma. Lära sig mer om www.IDTechEx.com/Research/EV.
Om IDTechEx
IDTechEx vägleder dina strategiska affärsbeslut genom sina forsknings-, prenumerations- och rådgivningsprodukter, och hjälper dig att dra nytta av framväxande teknologier. för mer information kontakta research@IDTechEx.com eller besök www.IDTechEx.com.
Varför införandet av vätebränsleceller accelererar på marina marknader, säger IDTechEx, Boston, 1 februari 2023