10 000 mil morskich na energii odnawialnej i ogniwach paliwowych Toyoty

Międzynarodowy Dzień Wody to dobra okazja, by przyjrzeć się ubiegłorocznym osiągnięciom szczególnego projektu badawczego, realizowanego przez francuski zespół naukowców we współpracy z Toyotą. Eksperymentalny katamaran Energy Observer to samowystarczalny energetycznie jacht, którego silnik elektryczny pracuje wyłącznie dzięki energii odnawialnej, a głównym systemem jej magazynowania jest wodór produkowany z wody morskiej. Jacht wykorzystuje ogniwa paliwowe z Toyoty Mirai, specjalnie przystosowane do pracy na morzu. W 2020 roku w ramach podróży dookoła świata Energy Observer pokonał ponad 10 000 mil morskich, czyli 18 500 km.
 

Światowy dzień wody w tym roku obchodzimy pod hasłem „Doceniaj wodę”. Celem Organizacji Narodów Zjednoczonych jest zwrócenie uwagi na środowiskowe, społeczne i kulturowe znaczenie wody w życiu ludzi. Energy Observer, to statek, który z wodą ma nie tylko ten oczywisty związek, że pływa po oceanach. Katamaran korzysta z wody morskiej do magazynowania nadwyżek energii, produkując z niej wodór w procesie elektrolizy.

10 000 mil bezemisyjnej żeglugi

Energy Observer, który rozpoczął swój rejs dookoła świata w 2017 roku, w ubiegłym roku musiał dostosować swoje plany do warunków pandemii. Zamiast na Igrzyska Olimpijskie w Tokio, które zostały przeniesione na ten rok, popłynął przez Atlantyk z Europy do Ameryki, a następnie podróżował po Morzu Karaibskim między Florydą a Gujaną Francuską. Jacht pokonał w ciągu roku 10 000 mil morskich, czyli 18 500 km.

Statek jest całkowicie niezależny energetycznie – zarówno napędzający go silnik elektryczny, jak i wszystkie urządzenia są zasilane energią generowaną na pokładzie przez panele fotowoltaiczne, wiatraki oraz urządzenia przechwytujące energię fal. Nadwyżki energii są magazynowane w postaci wodoru oraz w niewielkim stopniu w bateriach. Do produkcji prądu z wodoru służą ogniwa paliwowe oparte na tych, które pracują w wodorowej Toyocie Mirai, lecz przystosowane do pracy na morzu.

Trwający już trzy lata eksperymentalny rejs udowadnia, że rozwiązania te sprawdzają się w żegludze morskiej i mogą być wykorzystywane na dużą skalę. Ma to ogromne znaczenie dla dekarbonizacji transportu morskiego, który opiera się na mazucie – bardzo ciężkim i toksycznym paliwie, którego spaliny i wycieki każdego dnia zanieczyszczają wrażliwe środowisko morskie.

Dostosowanie ogniw paliwowych do pracy na morzu

Ogniwa paliwowe Energy Observera wymagały zabezpieczenia przed solą i wilgocią w powietrzu, które mogłyby spowodować korozję metalowych części, kabli i złączy. Dlatego w urządzeniu zastosowano stal nierdzewną oraz zabezpieczono narażone na korozję elementy masą silikonową. Opracowano także specjalne filtry powietrza zatrzymujące cząstki zawieszone w morskim powietrzu. Istotne były przy tym rozwiązania zwiększające bezpieczeństwo stosowania wodoru na jachcie, na którym obowiązują jeszcze bardziej restrykcyjne normy bezpieczeństwa niż w pojazdach lądowych. Wynika to z tego, że jacht przebywający daleko od lądu nie może liczyć na natychmiastową pomoc, dlatego wymaga nadmiarowych, wielokrotnych zabezpieczeń.

W czasie trwającego od 3 lat rejsu zespół Energy Observera wciąż pracuje nad poprawą wydajności jachtu i zwiększania jego osiągów. W 2020 roku średnia prędkość katamaranu wynosiła 4,4 węzła. Nie jest to duża prędkość, ale z roku na rok się poprawia, a przy tym jacht korzysta wyłącznie z energii pozyskiwanej na pokładzie i nie zanieczyszcza środowiska ani nie generuje żadnych emisji. W ciągu minionego roku napęd katamaranu odpowiadał za 1/3 całkowitego zużycia energii. Życie załogi na pokładzie (oświetlenie, gotowanie itp.) pochłonęło 25%, systemy sterowania jachtem i kontroli 26%, a za resztę zużycia odpowiadały inne urządzenia, w tym sprzęt badawczy.

Komercjalizacja wodorowych jachtów

Testując system łączący energię odnawialną, produkowany na pokładzie wodór i ogniwa paliwowe Toyoty, Energy Observer tworzy podwaliny pod wiele komercyjnych zastosowań tych technologii na lądzie i morzu, nawet w skali systemu zasilającego całe miasto.

W minionym roku na Martynice jacht został poddany już piątej optymalizacji w swojej historii, która przygotowała go na przeprawę przez Pacyfik. W jej ramach na pokładzie zamontowano wodorowy generator REXH2®, oparty na ogniwach paliwowych Toyoty, który niedawno został wprowadzony do sprzedaży przez firmę EODev (Energy Observer Developments). Urządzenie ma moc 60 kW i integruje ogniwa paliwowe, kompresor oraz inwerter. EODev nawiązało już współpracę z pierwszym odbiorcą generatorów REXH2. Trafiły one do HYNOVA 40, pierwszego komercyjnego modelu wodorowego jachtu, oferowanego przez firmę HYNOVA Yachts.