Een EPFL-onderzoeker heeft een systeem ontwikkeld op basis van brandstofcellen om de CO2-voetafdruk en het energieverbruik van cruiseschepen te verminderen, die steeds populairder worden onder vakantiegangers over de hele wereld.

Een paar weken op een luxe cruiseschip de zeeën bevaren is een idee dat steeds meer mensen aanspreekt, vooral in Aziatische landen. Maar cruiseschepen varen niet zomaar van haven naar haven:als echte drijvende hotels voor honderden passagiers, ze verbruiken veel energie voor verwarming, elektriciteit, airconditioning en diverse andere aspecten van het leven aan boord. Om ze milieuvriendelijker te maken, Francesco Baldi, een onderzoeker in EPFL's Industrial Process and Energy Systems Engineering Group (IPESE), heeft een nieuwe oplossing bedacht.

De ecologische voetafdruk van schepen verkleinen

"Het is makkelijker om het energieverbruik van een koopvaardijschip te verminderen, omdat bijna alle energie wordt gebruikt voor de voortstuwing, in tegenstelling tot een cruiseschip, die verschillende energiebehoeften heeft, " zegt Baldi. "Mijn werk was gericht op het verminderen van CO ₂ uitstoot, in eerste instantie door elk van de scheepssystemen en het ontwerp van de boot zelf te optimaliseren, om de efficiëntie te verbeteren." Deze eerste inspanningen leverden een potentiële CO-reductie van 6-10% op ₂ emissies voor een cruiseschip op diesel.

Hoewel veelbelovend, dit was niet genoeg voor Baldi, dus overwoog hij alternatieven voor dieselmotoren. In een samenwerkingsproject met de Aalto University in Finland, hij keek naar het gebruik van brandstofcellen op een schip. Dit vereiste dat hij het hoofd moest bieden aan de speciale uitdagingen die zich voordoen bij het varen van duizenden kilometers tegelijk. “Je moet genoeg energie aan boord opslaan zonder al te veel ruimte in beslag te nemen. Waterstofbrandstofcellen zijn niet geschikt, omdat het opslaan van voldoende energie om lange afstanden af ​​te leggen enorm veel ruimte in beslag zou nemen – ongeveer een derde van de capaciteit van het schip – wat niet realistisch is voor een cruiseschip, ' zegt Baldi.

Overtollige energie opslaan

Hoewel ze hoge temperaturen nodig hebben om te werken en tot 20 uur nodig hebben om in te schakelen, Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) blijken goed te passen bij schepen. Het enige dat nodig was, was een gebruik vinden voor de overtollige energie die het gevolg was van het constant gebruik ervan, wat nodig is gezien de lange opstarttijden. Dit is waar Baldi tussenbeide kwam:zijn idee was om een ​​bij EPFL ontwikkeld systeem te gebruiken om ongebruikte energie om te zetten in waterstof, die vervolgens wordt opgeslagen. De resulterende brandstofcellen, aangepast voor schepen, zou dus ofwel elektriciteit kunnen opwekken voor gebruik aan boord, ofwel waterstof kunnen opslaan voor later gebruik. Dit concept is bijzonder geschikt voor cruiseschepen, volgens Baldi.

Een van de voordelen van brandstofcellen is dat ze alleen CO . produceren ₂ en water, in tegenstelling tot een dieselmotor die ook andere vervuilende stoffen produceert, zoals stikstofoxiden en fijnstof. Brandstofcellen wekken stroom op via een chemische reactie. Dit maakt ze veel milieuvriendelijker dan fossiele brandstoffen - en ook efficiënter:de brandstofcellen die bij EPFL zijn ontwikkeld, hebben een efficiëntie van 75% behaald, tegenover minder dan 50% voor zelfs de meest efficiënte dieselmotor.

Het enige nadeel is dat de brandstofcellen tien keer zo duur zijn om te produceren als een traditionele motor. "Maar als de vraag toeneemt, zullen de prijzen dalen. de kosten op lange termijn zijn slechts 20-30% hoger dan die van een traditionele motor, en kiezen voor deze schonere brandstof zal het imago van de scheepsexploitanten versterken." Bij gebrek aan regelgeving op dit gebied, Baldi ziet ook het potentieel voor Europa, waar de meeste cruiseschepen worden gebouwd, om een ​​deel van de kosten op zich te nemen om het uitrusten van schepen met brandstofcellen te stimuleren. "Deze aanpak, die werkt voor zonnepanelen, zou cruiseschepen kunnen helpen om hun vervuiling in de toekomst sterk terug te dringen, ' zegt Baldi.