Grenser flyttes med verdens første hydrogenferge

Karmøy: Ytterst på kaikanten står en liten bod med pipe over taket. Utenfor den containerlignende hytta står oppstilt gassflasker i stativ på rekke og rad.

Inne i hytta står ei brenselcelle og produserer strøm ved at cellen blir tilført hydrogen og oksygen fra hver sin side av en rekke med membraner. Via en elektrokjemisk prosess oppstår spenning og produksjon av strøm. Rent vann kommer ut som eneste avfallsstoff fra prosessen.  

Som et nødvendig sikkerhetstiltak kan et eventuelt overtrykk i cellen ventileres bort gjennom pipa over taket på containeren.

Artikkelen fortsetter etter annonsen

annonsørinnhold

Smartere bygg med eksperthjelp: Porsche-senteret kutter energibruken med 175.000 kWh i året

I bakkant av kaien har Westcon Power and Automation (WPA) installert en testlab med elektriske tavler, skjermer og tastatur til bruk under styring, kontroll og overvåkning av blant annet strømproduksjonen i brenselcellene.

Tre energikilder

Fra denne testlabben simuleres det som senere skal skje til daglig om bord i den hydrogendrevne fergen.

MF Hydra skal kunne utnytte tre ulike energikilder. I tillegg til de to hydrogendrevne brenselcellene på 200 kilowatt hver, skal det installeres en batteripakke om bord, som kan gi 1360 kilowattimer. Brenselcellene skal bidra kontinuerlig til ladning av batteriene. I tillegg kan batteriene lades helt opp ved fergekaiene i Hjelmeland og Nesvik, som ligger på hver sin side av fjorden.

Ifølge Sigvald Breivik, teknisk sjef i fergerederiet Norled, skal hydrogen via brenselcellene gjennomsnittlig stå for 50 prosent av energiproduksjonen som trengs til drift av fergen. Men fartøyet skal også ha to dieselgeneratorer på 440 kilowatt hver.

Denne kraftkilden skal ifølge rederiets oppdragsgiver, Statens vegvesen, bare benyttes som reservekilde og dersom fartøyet må ta en lengre tur til et verft i forbindelse med reparasjon, klassing eller vedlikehold.

Automatisert energistyring

–Vi skal levere løsningen for kraft- og energistyring, kontroll med brenselceller og sikkerhetsstyring, sier Pål G. Eide, som er WPA’s prosjektleder. Han legger til at automasjonssystemet skal ta inn alle signaler fra hele skipet og at automasjonssystemet knyttet til brenselsceller skal bli integrert i det totale skipsautomasjonssystemet.

Brenselcellene på kaien hos WPA blir matet med komprimert hydrogen fra flaskene på utsiden av containeren. Hydrogen i slik form har hittil vært mest vanlig til bruk i personbiler og busser og blir etter hvert også tatt i bruk i andre kjøretøyer på land. Men i verdens første hydrogendrevne ferge, skal det for første gang i historien, i alle fall til sjøs, benyttes flytende hydrogen som er kjølt ned til minus 253 grader.

–Erfaringene med hydrogen-brenselceller og dette som en integrert del av energi-styringssystemet om bord, blir likevel de samme, ettersom flytende hydrogen fordampes til gass før den slippes inn på brenselcellene, sier Pål G. Eide. Han legger til at anlegget på kaien er nedskalert i størrelse, til 30 kW, men er ellers av samme type og fra samme leverandør, canadisk-danske Ballard, som anlegget til fergen.

Styringssystemet tilpasses

Linde Gas skal levere hydrogentanken og tilhørende prosessanlegg med sikkerhetssystemer som skal stå om bord. Dette anlegget er utviklet i tett samarbeid mellom Linde Gas og skipsdesignfirmaet bak utformingen av fergen, LMG Marine i Bergen.

–I nært samarbeid med Linde tilpasser vi styringssystemet til hydrogen-tankanlegget, sier Eide og legger til at automasjonssystemet om bord skal fange opp signal fra sikkerhetsstyringssystemet ved tanken.

–I energilabben her på Karmøy skal vi gjennomføre prøvekjøringer av det integrerte energistyringssystemet for å samle erfaringer som mannskapet om bord senere kan gjøre seg nytte av, sier WPA’s prosjektleder Pål G. Eide.

Artikkelen fortsetter etter annonsen

annonse

Schneider Electric lanserer ny elbillader

Valgte flytende hydrogen

Flytende hydrogen produseres ikke i Norge, men skal hentes med tankbil fra Lindes anlegg i nærheten av Leipzig i Tyskland.

–Hvorfor valgte dere flytende hydrogen, Sigvald Breivik, teknisk direktør i Norled?

–Flytende hydrogen har langt større energitetthet enn komprimert hydrogen. Dermed får vi en større energimengde om bord ved hver tankfylling. Breivik legger til at MF Hydra, som er et pilotprosjekt for bruk av hydrogen til sjøs, kan bevise at bruken av flytende hydrogen etter hvert kan skaleres opp til bruk i større ferger og skip.

–Var det Statens vegvesen som påla dere å benytte flytende hydrogen?

–Det står i anbudsinnbydelsen og i tildelingskriteriene at vi skulle benytte drivstoff med størst mulig energitetthet med tanke på effektiv plassutnyttelse om bord. Samtidig skulle det legges vekt på hastighet ved bunkring. For å kunne oppnå best mulig score i anbudskonkurransen, valgte vi flytende hydrogen, sier Breivik.

Les også

Nederlandsk verft fikk krisepenger tiltenkt norsk industri

Termos

– Men hva med sikkerheten og eksplosjonsfaren?

– Det blir minst like trygt med bruk av flytende hydrogen som med komprimert hydrogen. Tankanlegget om bord, som leveres av Linde, er satt sammen av få komponenter. Anlegget er ikke under trykk og dermed blir det mindre fare for lekkasje.

– Vi har jobbet mye med sikkerhetsaspektet og våre underleverandører har benyttet en risikobasert design-metode. Risiko blir vurdert på alle trinn av utviklingen og i alle deler av tank-systemet. Alt sammen har skjedd etter DNV GL’s og Sjøfartsdirektoratets krav, sier Breivik.

Tanken som skal inneholde flytende hydrogen om bord, kan sammenlignes med en diger termos som skal holde på kulden. Det skal ikke installeres kjøleaggregat om bord. En tilsvarende termos omslutter flytende hydrogen underveis på lastebilen fra Tyskland.

Påfyllingstårn

På Viganeset, i nærheten av fergeleiet i Hjelmeland skal det også bygges noe helt nytt, et hydrogenpåfyllingstårn, hvor tankbilen skal kople seg til og la flytende hydrogen strømme over til bunkerstanken i fergen. Tårnet skal bli flyttbart på et understell med påmonterte hjul. Det må bygges rundt 10 meter høyt for å kunne nå opp til hydrogen-tanken, som skal stå sammen med brenselcellene på fergens øverste dekk.

Noe slikt er aldri blitt bygget tidligere og WPA skal levere kontrollsystemet til påfyllingstårnet.

–Dette er et utfordrende delprosjekt i seg selv, sier Pål G. Eide. Han viser til det nokså kompliserte og omfattende sikkerhets- og kontrollsystemet som skal bygges inn i tårnet. Dette skal i tillegg kommunisere med signal- og sikkerhetssystemet i fergen. Rørene i tårnet skal kjøles ned til minus 253 grader før det flytende hydrogenet kan flyte gjennom og inn på termosen om bord. Tårnet skal betjenes fra land av tankbilsjåføren sammen med en representant fra mannskapet på MF Hydra.

Utvikling av tårnet med tilhørende kontroll og styringssystemer er teknologisk nybrottsarbeid hvor Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap, DSB, er godkjenningsmyndighet.

• Les flere artikler om ulike hydrogenløsninger her.

Artikkelen ble først publisert i Teknisk Ukeblads månedsmagasin, 1/2021.

Les også

MF Hidle kan bli Norges andre hydrogenferge