DNV：航运业使用氢燃料面临的五大挑战
2021年07月19日 11时 DNV
绿色氢可以在海运业的脱碳之旅中发挥关键作用，通过电解生产的H2没有碳排放，未来可以在全球作为船用燃料或合成燃料的广泛使用。许多航运业认识到氢的潜力，但实施H2技术的障碍是巨大的。在DNV的推动下，由26个合作伙伴和观察员组成的财团发起MarHySafe联合开发项目（JDP）联盟，以应对围绕氢气运营的挑战：安全和法规。随着第一阶段的完成，该联盟发布了《氢燃料船舶手册》，该手册为使用燃料电池的安全氢操作制定了路线图，同时也指出了氢燃料发展面临的５个挑战。
挑战1——知识差距：需要在处理、储存和加注氢气的安全方面进行更多测试
测试和建模需要根据氢气的独特特性和安全考虑进行微调。低温氢（LH2）的行为以及发生爆炸时的阈值存在不确定性。“由挪威公共道路管理局委托并在英国DNV SpadeadamＤＮＶ研究和测试中心进行的低温（液态）氢实验为手册提供了宝贵的经验，”高级首席专家Asmun Huserd说，挪威船级社。
“这些实验提供了关于LH2在具有封闭空间的典型船舶设计和LH2加注过程中在泄漏场景中如何表现的重要知识，使人们对海上氢气装置设计中的缓解措施充满信心，”绿色航运创新负责人Kolbjørn Berge说。
一个关键的要点是，如果存在泄漏，未来的建模需要更好地考虑爆炸风险。“例如，在大房间内高速喷射式释放氢气可能不会均匀分散。这种不均匀的释放可能导致具有较高爆炸风险的Ｈ２ 集中袋。我们需要严格的安全措施来避免这种情况，”Asmund Huser解释说。这些空间需要什么样的大小和布局？风扇或通风井或探测器需要安装在哪里？这些是一些设计考虑因素，可以在泄漏的情况下产生很大的不同。当这个行业扩大规模时，将需要专门的大规模测试。
挑战2——安全性：氢气的独特性使其与天然气大不相同
使用天然气的经验对于在航运中启动氢气操作非常有用。但是这些不同的燃料类型之间存在相当大的差异，适用于天然气的车载配置对于使用氢气可能会变得危险。这是因为氢的独特性质：H2是所有原子中最轻的，使其更难容纳，并且会使可安全使用天然气的材料变脆。
H2也比天然气更容易点燃，并且具有更广泛的可燃性范围。“我们希望在船上看到的大部分氢技术已经用于其他应用，如汽车、卡车和其他陆基运输和储存模式。一些挑战包括使这项技术适应海洋环境，并使其在不同的环境条件、较小的空间以及无法像在陆地上那样容易疏散人员时安全使用。”
挑战3——燃料系统：尽可能使用纯氢
用氢气为船舶提供动力可以通过内燃机、将氢气与其他燃料混合、或将其储存在液体有机溶液中或作为氨气来完成。最常见和最环保的Ｈ２发电方式是使用氢燃料电池。这也是MarHySafe项目所关注的。价值链中的每个能量转换步骤都代表能量损失。当电池电力解决方案不可行或不可行时。只要有可能，直接使用氢气可以减少从氢气到其他燃料的转化过程中发生的能量损失，并且是引入零排放价值链的首选方案。
挑战4——框架：替代设计流程是目前最好的方法
设计替代流程是一种基于风险的审批流程，适用于当前法规无法批准且需要安全优化的新型船舶设计。该过程符合SOLAS第II-2章，并在IMO替代品和等效品批准指南（MSC.1/Circ.1455）中进行了描述。该批准根据《国际船舶使用气体或其他低闪点燃料安全规则》（IGF规则，A部分）的目标和功能要求进行评估。
“替代设计过程需要引领技术开发的项目付出巨大努力。项目业主必须积极展示如何通过应用基于风险的设计来管理设计的危害和后果，而不是展示被动遵守规定规则。这似乎很困难，但它是我们目前帮助项目实现的最佳工具，”DNV海事管道系统和替代燃料高级工程师Mónica Á1varez Cardozo Card说。“氢是新环境下的新技术，因此需要基于风险的设计流程来保证人员、资产和环境的安全。”MarHySafe手册详细研究了替代设计过程，提供了满足船旗国不同期望的解释，并提供了有关如何尽可能有效地满足要求的指导。因此需要一个基于风险的设计流程来保证人员、资产和环境的安全。”MarHySafe手册详细研究了替代设计过程，提供了满足船旗国不同期望的解释，并提供了有关如何尽可能有效地满足要求的指导。因此需要一个基于风险的设计流程来保证人员、资产和环境的安全。”MarHySafe手册详细研究了替代设计过程，提供了满足船旗国不同期望的解释，并提供了有关如何尽可能有效地满足要求的指导。
“我们在MarHySafe JDP中的主要目标之一是建立知识基础，可用于未来制定氢气规则，”Gerd Petra Haugom说。目前有太多的知识空白需要起草规则，在第二阶段，我们将开始对早期需求提出意见。”
挑战5——实施：扩大氢运营将是一个挑战
考虑到IMO的监管框架、船级规则以及船旗国和港口的不同解释，MarHySafe手册全面概述了监管环境。“在没有明确规则的情况下，行业团结起来并从现有项目中学习就显得尤为重要。我们需要确保未来的任何要求都考虑到所有必要的安全和操作方面，以确保可以大规模开发该技术，”DNV高级环境顾问兼MarHySafe第二阶段项目经理Nathaniel Frithiof说。
