Полтора года назад немецкая верфь Lürssen впервые обнародовала свои планы по созданию суперяхт на альтернативном топливе. Взвесив все за и против, компания сделала ставку на высокоэффективные водородные топливные ячейки с протонообменной мембраной, работающие на метаноле. За это время исследования продвинулись далеко вперед: лабораторные тесты доказали надежность и безопасность этой энергетической системы, а корпус первой оборудованной топливными ячейками яхты уже готов к достройке. На выставке в Монако верфь поделилась новыми подробностями своего пути к лидерству в области экологически чистых технологий.
«Наша главная задача заключается в том, чтобы сделать судовые энергетические системы нейтральными по выбросам углерода, — рассказывает Юстус Райнке, управляющий директор Lürssen. — Вполне возможно, основным топливом будущего станет водород, причем в разных отраслях, не только в море. Но у водорода сравнительно низкая плотность энергии, и для его транспортировки нужны специальные емкости высокого давления, поэтому мы решили использовать в качестве носителя энергии метиловый спирт. Его можно хранить в обычных танках и на месте преобразовывать в водород с помощью парового риформинга. При этом тепло, необходимое для этого процесса, можно брать напрямую от самих топливных ячеек. Вырабатываемое ими электричество прежде всего будет использоваться для бытовых нужд, а излишки — для пропульсивных систем, например для азимутальных колонок».
Главный партнер Lürssen по созданию топливных ячеек — компания Freudenberg e-Power Systems, входящая в мощную Freudenberg Group. Помимо них, в консорциум по разработке входят Meyer Werft, Carnival Maritime, besecke Automation, Немецкий центр авиации и космонавтики (DLR), DNV GL и другие компании. Энергетическую систему Freudenberg протестировали на базовое соответствие требованиям морской безопасности еще на ранних этапах научно-исследовательского проекта Pa-X-ell 2, после чего она получила принципиальное одобрение регистра DNV GL. А совсем недавно, в начале сентября, итальянский регистр RINA утвердил типовой образец этой системы и на выставке SMM в Гамбурге официально вручил Freudenberg e-Power Systems соответствующий сертификат, позволяющий использовать ее топливные ячейки на судах всех типов.
Признание RINA — первый положительный прецедент, но у яхтенной индустрии впереди еще много работы, поскольку готовых стандартов для таких систем нет, и их предстоит разработать. По словам представителей Lürssen, это будет не слишком сложно: требования по транспортировке метанола хорошо регламентированы для коммерческого флота, и в плане безопасности оттуда можно много чего позаимствовать для яхт. Когда заказчик строящейся сейчас лодки захотел оснастить ее топливными ячейками Freudenberg (это произошло на поздних этапах проектирования), верфь собрала существующие руководства, обсудила их применение с выбранным регистром и государством флага, и те сейчас разрабатывают нормативную базу.
«Нас часто спрашивают, откуда владельцы яхт будут брать метанол, — говорит Юстус Райнке. — Это не проблема, он доступен и широко используется в промышленности. Существует определенная инфраструктура, а сам процесс бункеровки отличается лишь тем, что нужен второй шланг для заполнения свободного пространства в танках инертным газом, защищающим материалы от повреждения».
Таким образом, в случае метанола нет нерешаемого вопроса с курицей и яйцом, который встает для других видов альтернативного топлива. Метиловый спирт не так сложен в обращении, а в плане пожаробезопасности не отличается от керосина или бензина, который держат на борту для заправки вертолета и мелкой техники. Правда, остается проблема его экстремальной токсичности для подводных обитателей, но ее особо не обсуждают, ссылаясь на то, что утечки горючего на яхтах чрезвычайно редки, да и другие виды топлива морским жителям тоже не полезны.
Не стоит забывать, что для полной углеродной нейтральности метанольного судна требуется соблюсти важное условие: спирт должен быть получен не традиционными способами (конверсия природного газа, газификация твердого топлива), а синтезирован из атмосферного углекислого газа или путем газификации биомассы непременно с использованием энергии из альтернативных источников. Тогда он будет по-настоящему «зеленым» и уравновесит те малочисленные выбросы, которые все же существуют на метанольных судах. Немецкий Institute of Solar Research, будучи одним из подразделений DLR, как раз прорабатывает эти вопросы.
Модульная система Freudenberg позволяет комбинировать ячейки с номинальным выходом 500 кВт, получая выражающуюся двузначными числами мегаваттную мощность. Предварительные испытания показали, что срок службы ячеек составляет по меньшей мере 35 000 часов, то есть четыре года непрерывной работы. Это отличный показатель для инженеров, но в то же время повод крепко подумать для заказчиков, которые хотят видеть гораздо более долговечные решения. В связи с этим Lürssen решила совмещать ячейки с двигателями внутреннего сгорания… на метаноле.
Верфь вместе с Rolls-Royce уже разрабатывает метанольный двигатель внутреннего сгорания на базе блоков MTU Series 4000. В отличие от дизелей, где топливо воспламеняется при сжатии, метанолу с его более низкой температурой вспышки требуется зажигание по типу свечей в бензиновых моторах, поэтому инженерам есть над чем поломать голову. Но зачем тогда нужны топливные ячейки, если можно просто оснастить судно достаточно «чистыми» двигателями, работающими на «зеленом» метаноле? В их выхлопе гораздо меньше твердых частиц, чем у дизельных ДВС, поэтому отработанные газы можно даже не пропускать через селективные катализаторы. Во-первых, тишина. Запас метанола на строящейся яхте Lürssen позволит владельцу проводить порядка двух недель на якорной стоянке, получая энергию исключительно от топливных ячеек суммарной мощностью 1 МВт. Во-вторых, мощность ДВС на метаноле всегда будет меньше, чем у такого же по массе дизеля, поскольку теплота сгорания спирта в два с лишним раза ниже. То есть танки для метанола должны быть существенно больше, что противоречит стремлению владельцев максимально использовать пространство для гостевых, а не технических помещений.
На площадке Lürssen уже давно функционирует тестовая лаборатория, где топливные ячейки Freudenberg круглосуточно вырабатывают электричество, поступающее на производства. Это не просто демонстрация возможностей и «обкатка», но решение практических задач in vivo, и в дальнейшем верфь планирует расширить эту энергетическую систему, чтобы по крайней мере частично обеспечить свои потребности.
Одно дело — придумать технологию, другое — масштабировать ее и вывести на уровень индустриального стандарта. Пока Lürssen держит разработки в секрете и не планирует делиться ими, защищая свои ноу-хау. С другой стороны, в компании понимают, что нет большого смысла быть собакой на сене, поскольку, если и другие верфи сделают ставку на метанол, клиенты смогут увереннее принимать решение о строительстве таких яхт, а значит, индустрия быстрее войдет в безуглеродное будущее.
