Kappløp om å bygge verdens første hydrogenferge

Rett før nyttår fikk Fiskerstrand med syv partnere støtte fra Pilot E-programmet, som skal bidra til utvikling av nye nullutslippsfartøy.

Prosjektet skal utvikle en ferge med brenselcelle drevet av hydrogen innen utgangen av 2020.

Samme år har et fransk konsortium som mål å få klar en 35 meter lang hydrogenferge, og det er ett år før Vegvesenet skal være ferdig med sitt utviklingsprosjekt.  

Artikkelen fortsetter etter annonsen

annonsørinnhold

Se hvordan ny teknologi sikrer en av Norges eldste jernbanebroer

 Statens vegvesen har mål om å tildele en utviklingskontrakt i 2018 for hydrogenferge som skal i drift i 2021. 

Dermed er det duket for et kappløp om hvem som får verdens første hydrogenferge. 

• Industriaktører reagerer med vantro: Bestiller nye Kystvakt-skip basert på gammelt design

Kjent teknologi

Norge og Fiskerstrand er ikke først ute med hydrogen og brenselceller. Flere fartøyer i verden har allerede installert brenselcelle som benytter hydrogen til å produsere elektrisitet til framdrift. Men det er snakk om små båter, deriblant en i Drammen i 2007, samt en tysk ubåt.

Prosjektleder Kåre Nerem ved Fiskerstrand Verft tar konkurransen med ro og påpeker at all aktivitet på området er tegn på at teknologien er i ferd med å modnes.

– Brenselceller og hydrogen er godt kjent, men ikke i større omfang i maritimt bruk, sier Nerem til TU. 

Forsyningsskipet Viking Lady har testet brenselcelle siden 2009, men har nå avsluttet den delen av utviklingsprosjektet. Rederiet har imidlertid tro på brenselcelleteknologi på litt sikt. 

Fiskerstrand-prosjektet har fått tittelen HYBRIDskip, som står for «HYdrogen- og BatteRiteknologi for Innovative Drivlinjer i skip».

• Batterier til elferger: Miljøbelastningen er spart inn etter 1,4 måneder

Nullutslippsskip

Pilotprosjektet til Fiskerstrand er ment å bane veien for hydrogen for flere fartøystyper i framtida og dermed sette norsk teknologi på kartet for nullutslipps framdriftssystemer.

Fiskerstrand vil med prosjektet vise at kombinasjonen hydrogen og batteri vil sørge for at det blir mulig å operere nullutslippsfartøy for samband og driftstid over 35 minutter, som er ansett å være grensen for batteridrift.

Resultatene fra FoU-aktiviteten vil i første omgang danne grunnlag for kravspesifikasjon til en pilotferge.

Deretter vil resultatene kunne brukes for andre skipstyper som egner seg for et fremdriftssystem basert på batteri- og hydrogenteknologi, blant annet hurtigbåter, båter for havbruksnæringen, fiskebåter, båter innen offshore-næringen samt generelt nærskipsfart.

• Karoline: Batterifiskebåten har gått et helt år uten driftsavbrudd

Artikkelen fortsetter etter annonsen

annonse

Schneider Electric lanserer ny elbillader

To faser

Pilot-E-prosjektet er delt i to faser.

Fase 1:

• Kartlegge tekniske og regulatoriske krav som må oppfylles
• Undersøkelse og testing av brenselceller brukt under maritime betingelser
• Utarbeide løsninger og prosedyrer for fylling av og drift med hydrogen
• Identifisere et fergesamband og en passende ferge for testing og pilotering

Fase 2:

• Ombygging av ferge
• Testing, pilotering og drift av fergen

• Hurtiggående passasjerbåter er miljøverstinger: Slik kan de bli nær utslippsfrie

Samarbeid med myndigheter

Fiskerstrand ser ikke på brenselcelleteknologien som det største hinderet på veien.

– Regelverket må utvikles samtidig. Både Sjøfartsdirektoratet, Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap (DSB) og DNV GL er med. Derved får vi et fint samspill der myndighetene og klasseselskapet er «hands on». Det kommer også utviklingsprosjektet til Vegvesenet til gode, sier Nerem.

På papiret ligger Fiskerstrand-prosjektet ett år foran.

Det vil være naturlig at de to prosjektene samarbeider tett, om ikke de blir slått sammen på et tidspunkt.

Hydrogen til 2000 biler

I tillegg til regelverk, er det teknisk-praktiske utfordringer til lagring og bunkring av så store mengder hydrogen som må til for en ferge.

– Det må gjøres en del nybrottsarbeid. Det er snakk om hydrogenmengder som for 2000 biler. Det tar tid å bunkre og setter krav til infrastruktur, sier Nerem.

Skal man først lage et bunkringsanlegg, kan det også være fornuftig å se etter andre avtakere av hydrogen i samme område, enten det er til biler, lastebiler, annen transport eller til industri.

Spørsmålet er også om hydrogen skal produseres lokalt eller transporteres til en lagertank ved et fergeleie.  

For å sikre grønn produksjon, vil elektrolyse ved hjelp av vannkraft sikre at det er nullutslippsteknologi gjennom hele linja. Slike planer skal foreligge i Hellesylt-området, innerst i Synnylvfjorden i Stranda kommune, ikke langt fra Geirangerfjorden.

• Fra september kreves det i alle nye skip: Den norske løsningen er den eneste som er godkjent i USA

Fiskerstrand-drøm

For rundt halvannet år siden lanserte Rolf Fiskerstrand ideen om at Fiskerstrand Verft skulle være først med 100 prosent nullutslippsferge med hydrogen og brenselcelle. Med Pilot-E-prosjektet kan hans drøm bli oppfylt.

I stedet for å bygge en helt ny ferge, er det lagt opp til å bygge om en eksisterende ferge.

– Det ville bli for dyrt å bygge ny. Vi håper å finne et passende samband og bygge om en ferge som er tilpasset den strekningen, sier Nerem.

Møre- og Romsdal fylkeskommune er med i prosjektet. Nerem håper fylket raskt kan bidra ved å finne ett av fylkessambandene til testen.

På teknologisiden er Sintef med. Forskningsstiftelsen har 25 års erfaring med hydrogen og god innsikt i brenselceller og materialene. De har også inngående kunnskap om å sette sammen og teste større systemer. I hybridprosjektet er ikke minst kombinasjonen av brenselcelle og batteri et nytt område.

Senior prosjektleder i Sintef, Anders Ødegård, opplyser at Sintef skal sette opp og teste utstyr og systemer i laboratoriet. De skal også gjøre simuleringer.

– Det er viktig å få laget et mest mulig optimalt system for hvordan batterier og brenselceller skal kjøres sammen, sier Ødegard.

• Slik blir de nye Hurtigrutene: – Nå går Norge i tet igjen, akkurat slik Amundsen og Nansen gjorde

Modellverktøy

Sintef vil etablere et fleksibelt modellverktøy for nullutslipp. Modellverktøyet skal benyttes for dimensjonering og dynamisk simulering av systemkomponenter samt å identifisere den best egnede fergetype for det påfølgende pilot-prosjektet.

Laboratorietesting skal verifisere at brenselcellene tilfredsstiller krav til sikkerhet, ytelse og operasjonstid. Høy effektivitet skal sikres gjennom hybridisering og optimalt samspill mellom brenselceller og batteriteknologi. Varme fra brenselcellene skal brukes slik at den totale virkningsgraden blir høy.

Selv om prosjektet ikke ser på brenselceller som teknisk utfordrende, er det ikke bare å plassere en landbasert versjon på et skip.

– Bevegelser og risting er ikke så utfordrende for brenselcellene. Det er løst for bruk i blant annet veitransport. Der samarbeider vi med Scania og Asko. Det er mer utfordrende å sette cellen i et fuktig saltvannsmiljø samt å koble sammen i store systemer, også i kombinasjon med batterier, sier Anders Ødegård i Sintef. 

Hexagon Raufoss deltar i prosjektet og har utviklet trykkbeholdere for hydrogen i lette materialer. Hydrogenet skal komprimeres og oppbevares med 350 bars trykk. På vei inn til cellen reduseres trykket til fire-fem bar. I cellen blandes hydrogen ved cirka to bar med oksygen, i en prosess der «eksosen» består av H2O, altså vann.

• Ingen har bestilt offshoreskip i år: To grafer viser hvordan ny trend bremser oljenedturen ved norske verft

Sikkerhetsmessige utfordringer

Faren for lekkasje er størst i forbindelse med den korte rørføringen fra beholder til brenselcelle. Det blir krav om rør-i-rør-forbindelse og trygg utlufting og rask nedstenging av tilførsel i tilfelle lekkasje.

Bunkring, det vil si fylling av tanken om bord, er også en utfordring, både teknisk-praktisk og sikkerhetsmessig. Den norske produsenten av utstyr for hydrogen-produksjon og leverandør av teknologi til hydrogenfyllstasjoner for biler, NEL Hydrogen, er også med som deltaker i prosjektet.

Kapasitet for produksjon og lagring ved kai og om bord på fergen, er avhengig av hvilket samband som plukkes ut for pilotprosjektet. Det vil virke dimensjonerende på det meste.

– Derfor vil vi så raskt som mulig prøve å få avklart det med Møre og Romsdal fylkeskommune, sier Nerem.

I en masteroppgave ved NHH fra 2015, hevdes det at hydrogen og brenselceller er for kostbart til at det vil være regningssvarende å drive ferger på hydrogen.

Imidlertid trekkes det fram ruter som kan bli aktuelle, når priser på både hydrogen og celler blir lavere. 

Kriteriene er at rutene må være over 10 kilometer lange og med mer enn 30 minutter overfartstid. Da er 37 av 110 fergestrekninger aktuelle. 

• Lanserte verdensnyhet: Dette skal bli verdens første autonome skip i kommersiell drift

Privat og offentlig samarbeid

Sjøfartsdirektoratet er med i prosjektet. Ved å ta tak i en konkret skipstype skal prosjektet også bidra til å fremskynde Sjøfartsdirektoratets godkjenningsprosess for bruk av hydrogen som drivstoff i maritim transport.

Det samme gjelder klasseregler fra DNV GL.

– Det er positivt at direktoratet nå i stadig større grad blir involvert tidlig i innovative prosjekter. Dette betyr at vi er bedre forberedt i de tilfellene der den nye teknologien ikke er fanget opp av dagens regelverk. Men vi tolker det også som at næringen nå i enda større grad ser på Sjøfartsdirektoratet som en viktig samarbeidspartner i utviklingen av nye løsninger, sier sjøfartsdirektør Olav Akselsen i en pressemelding.

Andre hydrogenprosjekter i verden

CMR Prototech i Bergen vil installere hydrogendrevet brenselcelle på bilfergen Ole Bull. Cellen skal kombineres med batteripakke på 100 kWh for å drive en motor på 200 kW. Hydrogenet skal framstilles ved elektrolyse av GreenStat i Breistein-området.  

I Frankrike er det planer om å ha en 35 meter lang ferge i gang med to 1 MW-brenselceller fra 2020. Barillec Marine, et datterselskap av Vinci Energies, skal benytte overskuddskraft fra vindkraft til å produsere hydrogen for å drive brenselcellene.  

San Francisco i USA kan få en utslippsfri hurtiggående katamaran, viser en studie fra i fjor høst. SF-Breeze heter studien, som viser at det er teknisk mulig å drive en katamaran med hydrogendrevet brenselcelle. 

Katamaranen er beregnet på 150 personer og vil kunne gå i 35 knop på en 50 nautiske mil lang rundtur (cirka 92 kilometer) i San Francisco Bay.  Dato er ikke oppgitt for når prosjektet skal ende opp i et fartøy i drift.

• Studentene utviklet verdens minste kappe- og sløyemaskin: Nå kommer henvendelsene fra hele verden