Batteri og brenselcelle kan kutte utslipp fra hurtigbåter

NOX-fond-rapport

Batteri og brenselcelle kan kutte utslipp fra hurtigbåter

Relativt korte hurtigbåtruter, det vil si under 10 nautiske mil, kan med fordel bli batterielektriske eller hybride. Det er så å si bare å ta en beslutning om å investere.

Om seks-åtte år er det antakelig fullt mulig å trafikkere lengre hurtigbåtruter i over 30 knop med hydrogen i brenselceller. Da blir også de rutene utslippsfrie.

Dette kommer fram i en rapport NOx-fondet har fått Selfa til å utarbeide. TU har sett foreløpig versjon av rapporten.

Daglig leder Erik Ianssen i Selfa har siden 2011 sett på hvordan hurtigbåtene kan bli mer miljøvennlige. Ferger og busser er i full gang med det grønne skiftet. 

Tilsvarende 600 busser

Teknologien for utslippsfrie hurtigbåter for lengre strekninger vil hjelpes fram av et utviklingsprosjekt Statens vegvesen lyser ut i 2017, som skal ende opp i en hydrogenferge i 2021-2022.

– Seks hurtigbåter i Sør-Trøndelag bruker like mye drivstoff som fylkets 600 busser. Det har skjedd svært lite på hurtigbåtfronten. Nå må det tas noen krafttak. Batteriteknologien finnes og er tilgjengelig, og brenselcelleteknologien er rett rundt hjørnet, sier Ianssen til TU.

Beregninger NOx-fondet har gjort, viser at hurtigbåtene bruker 86.000 tonn diesel, som tilsvarer cirka en prosent av landets samlede forbruk av petroleumsprodukter. Det medfører utslipp av 233.000 tonn CO2, og 2.570 tonn NOx og 77 tonn svovel.

Eksempelstudier

I rapporten blir to hurtigbåtruter i Sør-Trøndelag brukt som eksempler.

Hurtigbåten Trondheimsfjord I og søsterskipet Trondheimsfjord II er bygget ved Brødrene Aa i Hyen i 2008. Båtene går i 32,5 knop og har plass til 130 passasjerer.
Hurtigbåten Trondheimsfjord I og søsterskipet Trondheimsfjord II er bygget ved Brødrene Aa i Hyen i 2008. Båtene går i 32,5 knop og har plass til 130 passasjerer. Foto: Fosen Trafikklag

Det ene, Trondheim-Vanvikan, er på åtte nautiske mil og egner seg godt for batteridrift. Trondheim-Brekstad-Kristiansund er derimot en såpass lang rute at hybridteknologi eller brenselcelle og hydrogen kan passe.

Trondheim-Vanvikan trafikkeres med en karbonfiberkatamaran med plass til 130 personer, «Trondheimsfjord 2».  

Fosen Namsos Sjø reduserte drivstofforbruket med 40 prosent da aluminiumskatamaranen «Ladejarl» fra 2002 ble byttet ut med en langt lettere karbonbåt fra Brødrene Aa i Hyen i 2012. Nå er det mulig å kutte enda mer.

Motor ut – batteri inn

Katamaranen går i 25 knop og bruker 19 minutter på overfarten og tre minutter til manøvrering til og fra kai. Årlig dieselforbruk er oppgitt til 954.000 liter.

Ved hver av kaiene skal det være nok strøm tilgjengelig til at en batteripakke som er stor nok til å dekke fergens energibehov kan få nok lading ved hver ankomst. Liggetiden er 8-15 minutter.

På hvert av anløpsstedene må det monteres en ladestasjon med beregnet kapasitet på omtrent 420 Amp/1Kv. Leverandøren Cavotec beregner da to ladeplugger på 0,5 MW hver og har under utvikling et system hvor pluggene er montert i baugen slik at man kan seile rett i pluggene og unngå tidkrevende håndtering av kabling.

Hybrid

NOx-fondet har sett på en ombygging av et eksisterende fartøy og i to varianter; enten helelektrisk eller hybrid med en dieselgenerator. Vektmessig kan hurtigbåten bli noe lettere eller om lag det samme.

I hybridversjon beholdes hjelpemotor. For øvrig erstattes hovedmotorer av batteripakker og elektromotorer. Energibehov for hver overfart er beregnet til 323 kWh. I en helelektrisk versjon kreves en batteripakke på cirka 680 kWh. Propeller med vribare blader som allerede er installert, beholdes.

Årlig driftskostnad på dagens dieseldrevne fartøy, beløper seg til cirka 8,04 millioner kroner. Det omfatter 800.000 liter diesel og vedlikehold. En batterihyrid løsning med et dieselforbruk på nær 140.000 liter og strømforbruk på 2.570.000 kWh, har en årlig  driftskostnad på 4,4 millioner kroner. Droppes diesel, blir driften cirka 800.000 kroner billigere.

Utslipp fra ferger og busser i Sør-Trøndelag er på vei ned takket være batterier, hybride løsninger og annengenerasjon biodrivstoff.
Utslipp fra ferger og busser i Sør-Trøndelag er på vei ned takket være batterier, hybride løsninger og annengenerasjon biodrivstoff. Foto: TU/Kjersti Magnussen

Investeringsstøtte

Ettersom utskifting av dieselbåter reduserer NOx-utslipp, kan rederiet søke støtte fra NOx-fondet til ombygging eller nybygg. Investering i fartøy kan komme på 19,6 millioner kroner og omfatter generator, framdriftssystem, ombygging og dokumentasjon.

På land kan det bli behov for 4,8 millioner kroner for å legge opp til ladestrøm med trafo og bygge om begge kaianlegg. Ifølge NOx-fondet er potensiell støtte fra dem på 12,1 millioner kroner.

I tillegg kan det søkes midler fra Enova. I forliket om nytt statsbudsjett for 2017, er det også vedtatt å opprette et CO2-fond for transportsektoren. Der kan det også være midler å hente.

Moden og umoden

Daglig leder i NOx-fondet, Tommy Johnsen, sier at NOx-fondet passer best for delvis moden og kommersiell teknologi.

Daglig leder i NOx-fondet, Tommy Johnsen.
Daglig leder i NOx-fondet, Tommy Johnsen. Foto: Creative Commons/Juha ROININEN / EUP-IMAGES

– Batteriteknologi og hybride løsninger er moden teknologi, og det er enkelt å dokumentere effekt på NOx-utslipp. Det gjelder spesielt på skip med mye driftstsid og lite liggetid. Da vil tiltaket ha klart best utslippsreduserende effekt, påpeker Johnsen.

En teknologisk løsning som er litt tidlig ute, er hydrogendrift.

– Rapporten vår ser på hva som kommer av løsninger framover i tid så vi skal være forberedt på eventuelle støttebehov, sier Johnsen.

Eksempel 2

Terningen kan ta 275 passasjere og har servicefart på 34 knop. Båten er 40,8 meter lang og 10,8 meter bred. Den ble satt inn på ruten Trondheim-Brekstad-Kristians i april i år.
Terningen kan ta 275 passasjere og har servicefart på 34 knop. Båten er 40,8 meter lang og 10,8 meter bred. Den ble satt inn på ruten Trondheim-Brekstad-Kristians i april i år. Foto: Br. Aa/Jan-Olav Storli

I NOx-fondets rapport er hurtigbåtsambandet på 27 nautiske mil mellom Trondheim og Brekstad brukt som eksempel på en langrute som kan bli et miljøfyrtårn. To katamaraner i karbon trafikkerer ruten, derav en som går videre til Kristiansund.

Teknologien som kan benyttes på såpass lange ruter er imidlertid ikke hyllevare. NOx-fondet ser for seg elektrisk framdrift også på denne ruta. Men da vil strømmen genereres om bord i en brenselcelle, som bruker hydrogen som drivstoff.

– Brenselcelleteknologien for maritim er ikke moden ennå. Men det vil den bli nå som myndighetene går i bresjen, sier Ianssen.

Følger vegvesen-prosjekt

I NOx-fondets rapport vises det til utviklingskontrakten for hydrogenferge, som Statens vegvesen skal tildele i 2018. Det foreslås at en eller flere fylkeskommuner etablere parallelle prosjekter, faseforskjøvet med seks måneder for å kunne trekke veksler på erfaringer i Vegvesenets prosjekt.

Seniorrådgiver Edvard Thonstad Sandvik i Statens vegvesen sier at etaten gjerne deler sin kunnskap.

– Det er naturlig at andre offentlige innkjøpere av transporttjenester nyter godt av de erfaringer og den kompetanse vi bygger opp, sier Sandvik til TU.

Han har stor tro på at leverandørindustrien får fram brenselcelleteknologi og hydrogenløsninger til fergeprosjektet.

Tar utfordring

– Når vi nå går ut og utlyser konkurranse for utviklingskontrakt på hydrogenferge, er det fordi vi har tro på teknologien. Vi har vist det før gjennom satsing på utvikling av LNG med «Glutra» og batteri på «Ampere». Begge deler er nå etablerte teknologier, og norske leverandører er ledende, sier Sandvik.

Erik Ianssen i Selfa er ikke i tvil om at de store industrilokomotivene som Siemens, ABB og andre vil legge seg i selene og være med på å bringe brenselcelleteknologien til sjøs.

Eidesvik har i flere år hatt en liten brenselcelle om bord i Viking Lady som ledd i utviklingsprosjektet  Fellowship. Der er det blitt testet både brenselscele på naturgass og batterihybride løsninger.

Persontransport på sjø er ikke så energieffektivt med deplasementsskrog. Batteri, hybride løsninger og hydrogen i brenselcelle kan bidra til lavere miljøpåvirkning.
Persontransport på sjø er ikke så energieffektivt med deplasementsskrog. Batteri, hybride løsninger og hydrogen i brenselcelle kan bidra til lavere miljøpåvirkning. Foto: TU/Kjersti Magnussen

Fortsatt tro

Cellen er nå tatt ut, men Eidsvik har ikke mistet troen på teknologien.

Viking Lady har testet brenselcelle i over fem år. Eidesvik mener teknologien er svært lovende, men ikke helt moden.
Viking Lady har testet brenselcelle i over fem år. Eidesvik mener teknologien er svært lovende, men ikke helt moden. Foto: Tore Stensvold

– Den er nå satt på land. Teknologien ga veldig gode resultater, og vi har stor tro på brenselceller. Men det gjenstår en god del kommersielt og rundt vekt og volum. Utviklingen innenfor batteridrift har gått mye raskere. Vi har derfor valgt å satse der inntil videre, sa direktør for strategi og kommunikasjon, Lauritz Eidesvik til TU tidligere i år.

CO2-fond erstatter NOx-fond?

NOx-fondet er et samarbeid mellom flere næringsorganisasjoner og myndigheter. Medlemmer av ordningen betaler NOx-avgift inn til fondet i stedet for at det går rett i statskassen. Medlemmene kan så søke om støtte til tiltak og dermed redusere utslipp og avgifter. Avtalen om NOx-fondet løper ut 2017. Deretter er skjebnen uviss, selv om regjeringen har signalisert at den ønsker en fortsettelse.

NOx-fondets suksess kan også bli dens bane.

Stortinget går inn for å opprette et CO2-fond etter modell av NOx-fondet fra 2020. Da vil CO2-fondet gradvis overta den rollen NOx-fondet har hatt. Når man kutter CO2, vil man samtidig kutte NOx.

Terningen kan ta 275 passasjerer og har servicefart på 34 knop mellom Trondheim-Brekstad og Kristiansund. I framtida kan en så lang rute betjenes med hydrogen-drevet katamaran. (Bilde: Br. Aa/Jan-Olav Storli)
Hurtigbåten Trondheimsfjord I og søsterskipet Trondheimsfjord II er bygget ved Brødrene Aa i Hyen i 2008. Båtene går i 32,5 knop og har plass til 130 passasjerer. (Bilde: Fosen Trafikklag)
Viking Lady har testet både brenselcelle og batterihybrid framdrift. Batteriene bidrar til store drivstoffbesparelser. (Bilde: Steen Donsby)
(Bilde: Joakim Eide/Creative Commons)
(Bilde: Creative Commons/Juha ROININEN / EUP-IMAGES)
Katamaran bygget i karbon er langt lettere enn aluminiumskatamaraner, men har likevel et relativt høyt utslipp pr passasjerkilometer. (Bilde: Rolls-Royce)

Kommentarer (37)

Kommentarer (37)