Viking Energy brenselceller med ammoniakk

Drivstoffet alle har ventet på kan gi nullutslipp på flere tusen skip

En brenselcelle som gjør om ammoniakk til strøm skal drive forsyningsskipet Viking Energy i 2024. Veien til verdensnyheten krever mye innovasjon.

Viking Energy  ved kai i Bergen, oppkoblet med landstrøm.
Viking Energy ved kai i Bergen, oppkoblet med landstrøm. (Foto: Tore Stensvold)

En brenselcelle som gjør om ammoniakk til strøm skal drive forsyningsskipet Viking Energy i 2024. Veien til verdensnyheten krever mye innovasjon.

Hei, dette er en Ekstra-sak som noen har delt med deg.
Lyst til å lese mer? Få fri tilgang for kun 235,- i måneden.
Bli Ekstra-abonnent »

Bergen: Torsdag 23. januar ble «bomben» sluppet – det vil si nyheten om at rederiet Eidesvik Offshore skal få verdens første utslippsfrie skip for lengre distanser.

Det kan være en døråpner til nullutslipp for flere titalls tusen skip.

Med ammoniakk på tanken kan skip seile lange distanser uten å slippe ut ett gram CO₂ eller forurensende elementer som svovel, nitrogenoksider eller partikler.

– Dette prosjektet viser vei. Batterier er ikke nok. Ammoniakk kan gjøre at skip kan seile langt uten utslipp, sa daværende miljø- og klimaminister Ola Elvestuen da nyheten ble sluppet.

Les også

Drivstoffet alle venter på

Både Eidesvik-sjef Jan Fredrik Meling, Elvestuen, Equinor, Rederiforbundet og andre med kjennskap til shipping, peker på at ammoniakk kan bli ett av de alternative drivstofftypene alle venter på.

IMO har som ambisjon å kutte utslipp fra rundt 60.000-70.000 skip med 40 prosent innen 2030 og 50 prosent innen 2050, målt i forhold til 2008. Da må det skje mye på teknologi- og drivstoffsiden. Shipping står for ca. 2,5 – 3 prosent av verdens klimagassutslipp.

Over 80-90 prosent av all varetransport skjer på skip, og veksten er ventet å være på 20 prosent mot 2050.

Grønn ammoniakk

Rederiet Eidesvik skal sammen med kunden Equinor og 14 teknologipartnerne i NCE Maritime Cleantech, deriblant Wärtsilä og Prototech, fram til høsten 2023 utvikle en helt ny brenselcelle og system for å benytte ammoniakk til å produsere strøm om bord på et skip.

Det forutsetter at ammoniakken er framstilt uten utslipp av CO₂.

Yara er med i prosjektet og skal forsyne Eidesvik med «grønn ammoniakk» tilsvarende ca. 3.600 tonn i året fra 2024. Yara er gjennom et Pilot E-prosjekt i gang med utviklingen av CO₂-fri produksjon ved gjødselfabrikken på Herøya ved Porsgrunn. Kun en liten del vil gå til Viking Energy.

I september-oktober 2023 skal brenselcelle og alt tilhørende utstyr plasseres om bord på skipet. Det vil stjele noe av lagringskapasiteten på dekk.

Les også

Tekniske barrierer

Brenselcelleeffekten vil være på 2.010 kilowatt og bestå av tre moduler på 670 kW hver. Det skal kunne dekke skipets energibehov.

Utviklingen av et brenselcellesystem for skip har fått navnet «Ship FC» der FC står for Fuel Cell, det vil si brenselcelle.

Skisse av systemet for ammoniakk og brenselcelle om bord i Viking Energy. Illustrasjon: Tjalve M. Svendsen/Prototech

Veien fram til en fungerende celle som kan bruke ammoniakk er ikke uten tekniske hindre.

– Det er ikke en nøkkelferdig teknologi. Det er veldig høy innovasjonsgrad i prosjektet, sier Ingve Sørfonn, leder for teknologi og utvikling i Marine Electrical Systems i Wärtsilä til TU.

Sørfonn sier at partnerne likevel er sikre på at de skal få det til innen både tekniske og økonomiske rammer til at de kunne gå ut og fortelle om det.

Space til Ocean Space

Wärtsilä har ansvar for leveranse av alt elektrisk utstyr, alt kontrollutstyr, samt systemene for lagring og distribusjon av ammoniakk om bord. I tillegg skal selskapet sørge for integrasjon og designarbeid for tilpassing av det nye energisystemet.

Det er bergensbedriften CMR Prototech som har fått oppgaven med å utvikle en høytemperatur faststoff brenselcelle – solid oxide fuel cell – SOFC.

Prototech har jobbet med brenselcelleteknologi i mange år, blant annet med utvikling av brenselceller  for romfartsindustrien.

Faststoff-brenselcellene arbeider med svært høy temperatur, mellom 600 og 1000 grader. Varmen tas hånd om og brukes i deler av prosessen, og til øvrig varmebehov om bord.

Teknologien er kjent, men den skal kvalifiseres for ammoniakk og bruk om bord i et marint miljø, med saltvann, fuktighet, rulling, stamping, sjokk og raske akselerasjoner.

– Vi tar det steg for steg. Vi får det til, sier prosjektleder og forsker Tjalve M. Svendsen i Prototech til TU.

Brenselcellen kan utvikles for lang levetid, med større grad av mellomlagring av energi i batterier, eller tøffere og variabel kjøring, men med lavere levetid.

Tjalve M Svendsen, forsker ved CMR Prototech leder utvikling av brenselcelle for ammoniakk til Ship FC-prosjektet. Foto: Tore Stensvold

– Det er alltid noen kompromisser man må gjøre, mange hensyn spiller inn, sier Sørfonn fra Wärtsilä. Han sier at det heller ikke er endelig avgjort hvordan systemet skal sys sammen med det eksisterende batterihybride framdriftssystemet om bord.

Les også

Trinnvis utvikling

Svendsen forteller at de skal begynne med en «singel stack» og bygge opp og ut etter hvert. Prosjektet bygger først en 100 kW-celle ved katapult-senteret Sustainable Energy på Stord.

Etter hvert som de får testet og verifisert at teknikken fungerer som den skal, bygges den ut i moduler og til slutt testes de tre cellene og systemene på rundt 2 MW før de settes om bord på det da 20 år gamle skipet Viking Energy.

Samme type brenselcelle er testet og fungerer med naturgass. Ammoniakk er mye renere, men ikke fullt så rent som hydrogen. Ved bruk av H2 benyttes membran-baserte celler (PEM – Proton Exchange Membrane). De opererer på rundt 100 grader med en ioneledende polymermembran som elektrolytt.

Norge har bygget opp høy kompetanse på hydrogen og brenselceller med tre laboratorier, både his Sintef Ocean/ABB/NTNU, hos Kongsberg Maritime og hos Westcon Power & Automation.

Krever plass på dekk

Svendsen er om bord i Viking Energy og ser på dekket på 1030 m². Ifølge Eidesvik og Equinor er 100 kvadratmeter satt av til ammoniakktank og containere som skal inneholde nødvendig utstyr som forbehandling (oppvarming og gassifisering), brenselceller og varmegjenvinning.

Han vet foreløpig ikke om 100 m² er nok.

– Brenselceller og utstyr blir plassert i containere, men vi er ikke sikre på hvor mange, sier Svendsen.

Det er heller ikke klarlagt hvordan de skal lagre ammoniakk og hvor mye.

Tankstørrelsen vil avhenge av hvor ofte skipet kan bunkre.

Les også

Ideelt testskip

Ifølge Equinor er Viking Energy ideell til å teste teknologien. Den går i fast rute til tre plattformer med base på Mongstad. Equinor går inn i prosjektet med full kraft og setter ikke bare av lastekapasitet, men også tid og penger.  

Oljeselskapet betaler for drivstoffet, men ser ikke at det er mye å spare i penger på å bruke ammoniakk. Det er ikke økonomiske motiver som driver Equinor.

Cecilie Rønning, direktør for Felles Driftsstøtte i Equinor, sier at prosjektet har enormt potensial.

Cecilie Rønning, direktør for Felles Driftsstøtte i Equinor. Foto: Tore Stensvold

Hun opplyser at Equinor har 19 forsyningsskip i drift og en hel flåte andre typer offshoreskip innleid på oppdrag. Rønning ser imidlertid enda større på det.

Skalerbart prosjekt

– Det er viktig å komme i gang og få testet ut grønn ammoniakk. Skal vi nå våre og Konkrafts miljøambisjoner, må vi kutte utslipp fra alle marine operasjoner, sier Rønning til TU.

Hun påpeker hvor viktig teknologien kan være for store deler av verdensflåten.

– Teknologien er skalerbar. Det er et enormt potensial for andre typer skip, sier Rønning.

Equinor legger ikke skjul på at de også er opptatt av å kunne levere «grønn» ammoniakk, men at det ikke er noe poeng i dette prosjektet.

– Her er Yara partner, men det kan bli et stort marked for grønn ammoniakk når mange flere skipstyper også kan bruke det, sier Rønning.

Prosjektleder Lise Winther i Yara sier at de vil jobbe parallelt med utvikling av ammoniakkproduksjon uten CO₂-utslipp.

Les også

Pilot med Yara

Gjødselfabrikken på Herøya er ett av Norges største utslippspunkt for CO₂. Gjennom et Pilot E-prosjekt skal Yara sammen med NEL Hydrogen fram mot 2024 utvikle teknologien for å kunne dekke ca. fem prosent av deres totale ammoniakkproduksjon på 25.000 tonn i året, med hjelp av fornybar energi.

Lise Winther fra Yara og kaptein Ulf Frisk på Viking Energy. Foto: Tore Stensvold

– Det gjenstår en del arbeide, men vi får det til, lover hun.

Ingve Sørfonn sier at prosjektet ikke er låst til Yara som leverandør av grønn ammoniakk.

– Det er bra at vi har flere som vil konkurrere om å levere utslippsfri ammoniakk. Dette kan være et viktig bidrag til å gjøre skipsfarten mer miljøvennlig. Da er det behov for større volum og konkurranse, sier Sørfonn.

Trives som spydspiss

Administrerende direktør Jan Fredrik Meling i Eidesvik Offshore sier at det er denne type teknisk utfordrende prosjekter med utslippskutt som er den store drivkraften i rederiet. Han er svært fornøyd med engasjementet blant alle ansette.

På Viking Energy er kaptein Ulf Frisk og maskinsjef Sten Helge Vold begge stolte over å jobbe i et rederi som vil være først ute med ny teknologi.

– Vi har vært verdens første med både gass og batteriteknologi, sier maskinsjefen.

Viking Energy var i 2003 verdens første offshoreskip med LNG-motorer, utviklet av Wärtsilä. I 2016 fikk skipet batterier som er godkjent som backup under kritiske operasjoner (DP-operasjoner).

Sammen med Wärtsilä og DNV GL har Eidesvik vært med på Fellowship-prosjektet der Viking Lady i 2009 ble tatt i drift med brenselcelle og etter hvert batterier for hybrid drift. Brenselcellen fungerte ikke optimalt, og ble tatt ut i 2015.

Les også

Sikkerhet er det viktigste

Men rederiet uttalte da at de fortsatt hadde tro på teknologien, men en nyere versjon.

Den får de nå.

Vermund Hjelland, leder for teknologi og utvikling i Eidesvik Offshore, får ansvaret for å lose prosjektet i mål.

Han ser ingen klare hindringer.

– Sikkerhet er det viktigste. Det mener vi er håndterbart. Ammoniakk er enklere å forholde seg til enn LNG, som vi har mange års erfaring med. Vi skal jobbe tett med Sjøfartsdirektoratet og klasseselskapet, sier Hjelland.

Seniorrådgiver Kolbjørn Berge i direktoratet sier til TU at han ser fram til å jobbe med prosjektet og ikke ser noen uoverkommelige barrierer.

Mange fordeler med ammoniakk

Ammoniakk (NH3) er spådd som den kanskje viktigste energibæreren for framtidig lav- og nullutslipps skipsfart.

Årsaken er at det er en gass som kan lagres og transporteres flytende og har høy energitetthet. Den er heller ikke eksplosiv, men giftig. Ettersom den er lettere enn luft, stiger den til værs. Den er illeluktende, så eventuelle lekkasjer kan oppdages med bare nesa.

Motorprodusenten MAN Energy Solutions er i gang med ombygging av en gassmotor til å gå på NH3, og Wärtsilä skal være så vidt på planleggingsstadiet.

Det betyr at ammoniakk om noen år enten kan brukes direkte i forbrenningsmotorer eller i brenselceller om bord i skip.

Tildelt EU-midler

Administrerende direktør Harald Solberg i Rederiforbundet er derfor henrykt over ShipFC.

– Dette kan absolutt være ett av de alternativene vi trenger for å nå våre mål om kraftig utslippskutt og etter hvert nullutslipp fra skip, sier Solberg.

Administrerende direktør Harald Solberg i Norges Rederiforbund. Viking Energy (PSV) og KL Sandefjord (AHTS) i bakgrunnen. Foto: Tore Stensvold

EU ser også potensialet. ShipFC er tildelt 100 millioner kroner fra FoU-programmet Horizon2020 via Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU).

Totalt er prosjektet på 230 millioner kroner med øvrige bidrag fra det norske virkemiddelapparat og partnerne. Prosjektet koordineres av NCE Maritime Cleantech.

Les også

Kommentarer (4)

Kommentarer (4)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå