fbpx
Tekst Jens høy FOTO emirates team new zealand #585

Brint banker på som grønt brændstof til søs

El er for alvor ved at etablere sig som et alternativ til diesel, og brint er næste grønne skridt. De første erhvervsbåde sejler allerede på brint og diesel i samme motor fra Volvo Penta, og næste trin er brændselsceller, hvor brint producerer strøm til en elmotor.


Brint. Sig ordet, og mange kan huske en fysiktime eller to, hvor en lærer demonstrerede knaldgassens (blanding af ilt og brint) eksplosive egenskaber i fysiklokalet.

Siden da har videnskaben og ingeniører verden over arbejdet på metoder til at udnytte brint eller hydrogen, som det betegnes internationalt, som drivmiddel. Årsagen er egentlig enkel nok, for brint kan produceres på mange forskellige måder og er nemt at opbevare. I takt med at bæredygtige brændstoffer efterspørges kloden rundt, har forskerne de senere år intensiveret udviklingen af køretøjer på brint.

Det har medført, at store bilproducenter såsom Toyota, Mercedes-Benz, Hyundai og Honda alle har biler med brændselsceller, og ikke mindst efterspørgslen efter hydrogenkøretøjer til tung transport øges i disse år, hvor emissionsfri kørsel er et krav i mange situationer.

Senest er man i EU blevet enige om, hvordan man definerer, hvad der er bæredygtig brintproduktion. Dermed er vejen banet for investeringer i stor skala inden for brintproduktion.

Emirates Team New Zealand viser vejen med brændselsceller i følgebåden.


Batterier er tunge og langsomme
Når det gælder tung transport, er konventionelle batteridrevne køretøjer ikke optimale, idet batterier er meget tunge, hvilket reducerer nyttelasten.

Med andre ord fungerer batterielektriske vare- og lastbiler ikke så godt i praksis, og selvom der udvikles i lynladning, så tager det stadig tid at få eksempelvis 500 km strøm på et batteri.

Med en moderne brændselscelle i et køretøj på størrelse med en BMW X5 tager det kun mellem tre og fire minutter at tanke fuldt op med brint til 500 kilometers kørsel uden anden lokal forurening end damp ud gennem bilens udstødning.

Brint kan udvindes fra mange forskellige stoffer.


  • SÅDAN FUNGERER DUAL FUEL-MOTOR:
    1. Brint sprøjtes ind i toppen af cylinderen på den eksisterende dieselcylinder.
    2. Blandingen af luft og brint tilsættes en smule diesel.
    3. Diesel selvantænder og brænder sammen med brint. Det presser stemplet ned som i en almindelig forbrændingsmotor.
    4. Volvo Pentas motor til dual fuel blev lanceret i 2017 i samarbejde med CMC.TECH.
  • SÅDAN VIRKER BRÆNDSELSCELLE:
    1. En båd med brændselscelle er i praksis en elektrisk båd drevet af en elmotor.
    2. Elektriciteten til elmotoren produceres på stedet i en såkaldt brændselscellestak.
    3. Brændselscellen producerer elektricitet ved at forbinde brint fra tankene med ilt fra luften udenfor.
    4. Elektriciteten driver elmotoren og oplader batteriet, der efterfølgende trækker en skrueaksel.

Antwerpen sejler på brint
Inden for udvikling af motorer til både har de store producenter naturligvis fuld fart på udviklingen af elektriske løsninger – både plug-in-hybride og fuldt elektriske drivlinjer foran skrueakslerne, og man skeler også meget til udviklingen inden for brint til tunge køretøjer.

Blandt de store producenter har Volvo Penta længe arbejdet på løsninger, hvor man kombinerer diesel med brint direkte i en klassisk marinemotor på diesel. Det samme gør sig gældende for MAN.

Lidt længere ude i horisonten venter teknik med brændselsceller, som vi kender det fra biler. Teknikken er udviklet, men den er uhyre kostbar, og til brug i både skal teknologien være plug-and-play. Desuden skal der være plads og sikkerhedsbur omkring brinttanken, der typisk fremstilles i komposit og skal kunne håndtere op til 300-700 bar i tryk. I Norge har man netop taget den første fuldt brintdrevne bilfærge i brug.

Frem til nu har der ikke været en standard for, hvad der kan betegnes som bæredygtig produktion af brint. Den er netop vedtaget i EU. Hermed er vejen banet for investeringer i produktion af brint.


  • SIKKERHED ER VIGTIGT
    Som drivmiddel er brint uhyre sikkert og er 14 gange lettere end luft. Sker der et læk, stiger brint direkte op med en hastighed på 20 m/s. Typisk opererer man desuden med tre forskellige lag af sikkerhed:

    1. Statisk trykopsporing af lækage. Hvis en computer observerer et trykfald ved indsprøjtningen i cylinderen, lukkes der ned for brinten.
    2. Dynamisk. Når motoren kører på både diesel og brint testes både tryk og temperatur hvert sekund. Hvis der er trykfald eller for høj temperatur, lukkes der for brinten, og motoren fortsætter udelukkende på diesel.
    3. Brintsensorer. Foruden bådens normale overvågning for brand er der brintsensorer placeret omkring tanke og kabelføringer. Systemet er adskilt 100 procent fra resten af bådens sikkerhedssystemer, og sniffes der brint, lukkes alle tanke og tilførsel.

Deler brint med bilerne
Som udviklingspartner har Volvo Penta valgt den belgiske virksomhed CMB.TECH, der driver en af Europas mest moderne fyldestationer til brintbiler og lastbiler.

Brinten produceres i en plug-and-play-installation, der ikke fylder mere end en container, og den er placeret på havnen i Antwerpen. På den måde kan Antwerpen Havns omkring 20 mindre dual fuel-fartøjer tanke side om side med store og små brintkøretøjer i form af varebiler, person- og lastbiler.

”Vores dieselmotorer, som er ombygget til dual fuel forbruger op til 80 procent mindre diesel og udleder tilsvarende færre partikler. Brinten forbrændes i cylinderen sammen med diesel,” forklarer teknisk chef Roy Campe, CMB.TECH.

Lige nu kan dual fuel-teknikken ikke udelukkende drives af brint, men det arbejdes der frem imod. På den måde vil brint kunne benyttes uden diesel direkte i en konventionel forbrændingsmotor via en mindre ombygning.

Ingen infrastruktur
Infrastrukturen omkring sejlads med brint er en af de store udfordringer. Som situationen er lige nu, er der blot omkring 900 brintfyldestationer verden over til køretøjer, og kun ganske få ligger ved en havn.

Hos CMB.TECH har man derfor i samarbejde med bl.a. Windcat (leverandør af mandskabsbåde til offshore/vindindustrien) udviklet en løsning, hvor en trailer med brinttanke kan placeres der, hvor brinten skal bruges enten til arbejdsbåde eller andre brintdrevne køretøjer. Når det overhovedet kan give mening skyldes det, at forbruget af brint er forholdsvis lille. Med andre ord fylder brint under højt tryk meget; svarende til, at en bil til ca. 500 kilometers rækkevidde blot har en brinttank på mellem 5 og 7 kg.

Antwerpen Havn har store planer for flere skibe med brint som drivmiddel sammen med diesel eller udelukkende på brint.


Brint er nemt at producere
Brint er det mest almindelige stof i universet, og det findes overalt.
Faktisk består omkring 75 procent af universet af brint.
Det eksisterer naturligt som molekyle i næsten alle levende ting og er en farveløs, lugtfri og giftfri gas, der kan lagres over lang tid.
Brint findes typisk i vand og biomasse og kan udvindes via elektrolyse ved hjælp af vedvarende energi som f.eks. vind- og solenergi samt vandkraft.

Brint breder sig
Globalt er der omkring 900 såkaldte fylde-stationer. Kina er førende, og i Europa er Tyskland med 93 stationer frontløber. Herhjemme er der lige nu syv stationer i det offentlige rum.

Vestas har allerede en mandskabsbåd på brint. Hydrocat 48 benyttes til at fragte teknikere mellem vindmøller til havs. Selvom der ikke er en fyldestation i umiddelbar nærhed af en havn, kan brinten fragtes frem i tanke, der så placeres på havnen. Der sejler lige nu ingen færge på brint i Danmark, men i Norge har man netop indsat en mindre bilfærge.


America’s Cup viser brintvejen
Den ypperste og mest avancerede teknik har altid været en del af America’s Cup, så naturligvis er man først med hydrogen i den
sammenhæng.

Emirates Team New Zealand har netop søsat en foilende brintdrevet følgebåd, og bag navnet Chase Zero gemmer sig en teknisk opvisning i Formel 1-klassen.

Der er tale om en 13 meter lang katamaran, hvor brint lagres i to tanke om en besætning på op til seks personer.

Bag selve brændselscelleteknologien står naturligvis Toyota, der suverænt er verdensledende inden for brintteknologi.

Brinten opbevares i to tanke med 350 bars tryk, der føder to stakke af brændselsceller på hver 80 kW. To elmotorer giver cirka 300 hestekræfter (220 kW).

Sløve celler
I praksis er brændselsceller ikke nok til at give de hurtige fartskift, der kræves for at følge Team New Zealand. Derfor har Chase Zero også to stk. 42 kWh-batterier, der sikrer det boost i accelerationen, der skal til. De to batterier oplades efterfølgende af brændselscellerne, når båden sejler langsommere end de op til 50 knob, som cirka er topfarten. Rækkevidden opgives til omkring 100 sømil.

SPECIFIKATIONER CHASE ZERO
Længde
13 meter Bredde 4,5 meter Dybgang 2,2 meter Brændselsceller 2 x 80 kW Elmotorer 2 x 220 kW Brinttanke 4 stk. (4 x 8,4 kg) Topfart 50 knob
Foils 19 knob Operating speed 30-35 knob
Materiale Kulfiber Værft McConaghy

BILERNE VISER VEJEN
Sådan ser brintperspektiverne ud i bilernes verden. Mens BMW toner rent flag og omfavner både rene elbiler og formentlig også om kort tid serieproduktion af brintbiler, så tøver konkurrenterne. Her er et overblik:

Audi
Sværger til rene elbiler og har intet sagt om mulige brintbiler inden for en overskuelig fremtid.

Mercedes-Benz
Har længe haft gang i udvikling af brintteknik. Satser på brint til egne lastbiler, men teknologien kan hurtigt konverteres til personbiler.

VW
Satser 100 procent på klassiske elbiler. Brint er ingen mulighed inden for de næste 10 år.

Toyota
First mover på brint med modellen Mirai. Alene i Danmark kører der omkring 100 stk. af 2. generation af Mirai. Den første Mirai blev lanceret i 2015. Desuden lancerer Toyota efter alt at dømme snart en ny teknologi, hvor brint benyttes i en konventionel motor.

Honda
Tidligt i gang med brintudvikling og har i slutningen af 2022 meddelt, at man i 2024 lancerer en Honda CR-V på brint. Bilen skal produceres i USA og vil kunne oplades som en PHEV. Dermed bliver bilen i stand til at fortsætte efter brinttanken er tømt.

Hyundai
Modellen Nexo er i programmet, og der er tale om 2. generation af Hyundais brintteknologi. Hyundai har en stribe brintbiler kørende i Danmark bl.a. hos Københavns Kommune m.fl. 

Der kører 100 eksemplarer af Toyotas brintbil, Mirai, i Danmark. Virksomheden er verdens førende indenfor teknologien og er hovedsponsor på America’s Cup. Foto: Toyota.


Båd 585

Bådmagasinet er Danmarks maritime mediehus med begge fødder plantet solidt på dørken. Bådmagasinet følger med i den rivende udvikling medieverden er inde i, og udgiver således på flere platforme, hvad end det er i trykt eller elektronisk form.

Bådmagasinet har gennem tiderne hjulpet mange i bådbranchen med deres egne kundekataloger – kundemagasiner – brochurer – kataloger, eller et frisk design på virksomhedens brand – alt sammen under vores afdeling for Client Publishing.

Sejlsport

Nyheder

Inspiration

Medlemsskab


© 2020 Bådmagasinet ApS. All Rights Reserved.