Emisje pogłębiarek utrzymujących linię brzegową Holandii odpowiadają za 20 proc. rocznej emisji CO₂ wg holenderskiego Ministerstwa Infrastruktury i Dróg Wodnych (Rijkswaterstaat), a udział w emisji NOx i cząstek stałych jest jeszcze większy. W odpowiedzi na wyzwania środowiskowe w 2019 roku Rijkswaterstaat uruchomił budżet w ramach Partnerstw Innowacyjnych (IPS), mający na celu stymulowanie nowoczesnych rozwiązań w sektorze pogłębiarskim.
Jednym z projektów realizowanych w ramach IPS jest LEAF-Hopper, pogłębiarka ssąco-nasiębierna (trailing suction hopper dredger – TSHD) opracowana przez stocznię Royal IHC. Model ten nie tylko wykorzystuje innowacyjną konstrukcję, ale przede wszystkim stawia na zasilanie ciekłym zielonym wodorem w połączeniu z ogniwami paliwowymi.
Projekt powstał w odpowiedzi na specyficzne wymagania holenderskiego sektora utrzymania wybrzeża, zakładając tygodniową autonomię i wydajność na poziomie około 5 milionów m³ wydobywanego piasku rocznie przy ładowni o pojemności 4300 m³.
Od samego początku projektanci Royal IHC skupili się na maksymalizacji efektywności energetycznej. Tradycyjne pogłębiarki koncentrowały się na maksymalnej wydajności produkcyjnej, często kosztem zużycia paliwa, które stanowi obecnie rosnącą część kosztów operacyjnych.
LEAF-Hopper charakteryzuje się sporą szerokością i niewielkim zanurzeniem (5,5 m), co umożliwia częstsze wykorzystanie dolnych drzwi do rozładunku piasku bez konieczności manewrowania całym statkiem. Zastosowanie zanurzalnej pompy pogłębiarskiej pozwala uzyskiwać gęstsze mieszanki piasku i wody, co zmniejsza objętość pompowanej wody i zwiększa efektywność energetyczną.
Zielony wodór i ogniwa paliwowe
Decyzja o zastosowaniu ciekłego zielonego wodoru jako nośnika energii była wynikiem analiz dostępnych technologii w 2019 roku. Wówczas silniki dwupaliwowe na metanol czy amoniak nie były dostępne na rynku. Analizy cyklu życia potwierdziły, że połączenie ciekłego wodoru z ogniwami paliwowymi jest optymalnym rozwiązaniem, zapewniającym zarówno dużą moc, jak i elastyczność operacyjną.
Ogniwa paliwowe pełnią tu kluczową rolę – przekształcają wodór w energię elektryczną, ciepło i wodę, a ich sprawność wynosi około 50 proc., co jest znacznie wyższe niż w przypadku silników dwupaliwowych zasilanych e-metanolem. Dodatkowo, system wykorzystuje superkondensatory do wyrównywania nagłych zmian poboru mocy, typowych dla prac pogłębiarskich, co zwiększa trwałość akumulatorów i stabilność pracy. Całość sterowana jest przez zaawansowany System Zarządzania Energią, który przewiduje zapotrzebowanie na energię w każdym momencie cyklu pogłębiania, a energia dostarczana jest poprzez sieć prądu stałego 1 kV.
Alternatywne paliwa syntetyczne
Zespół projektowy rozważał także zastosowanie e-metanolu i e-amoniaku. E-metanol, będący połączeniem wodoru i wychwyconego CO₂, może być bunkrowany w normalnych warunkach i jest preferowany przez niektórych wykonawców ze względu na łatwość obsługi oraz możliwość korzystania z silników dwupaliwowych.
Jednak jego koszt jednostkowy energii jest wyższy niż ciekłego zielonego wodoru, a ogniwa paliwowe nie osiągają przy nim takiej sprawności. E-amoniak z kolei nie jest obecnie praktyczny dla pogłębiarek operujących w pobliżu zaludnionych obszarów, ze względu na toksyczność i niską gotowość technologiczną.
Wykonalność techniczna i ekonomiczna
Pod względem technicznym H2-Hopper jest w pełni wykonalny. Royal IHC ukończyło wszystkie podstawowe prace inżynieryjne, a projekt został zatwierdzony przez Bureau Veritas. Aby utrzymać tygodniową autonomię przy wydobyciu około 6 milionów m³ piasku rocznie, statek musi bunkrować około 20 ton ciekłego wodoru raz w tygodniu. Paliwo to jest już dostępne na rynku, a jego produkcja ma rosnąć w nadchodzących latach.
Jednak koszty operacyjne i kapitałowe pozostają znaczące. Pogłębiarka H2-Hopper, mimo energooszczędnej konstrukcji, będzie o około 60 proc. droższa na metr sześcienny wydobywanego piasku niż tradycyjny statek napędzany olejem napędowym. Koszty te obejmują zarówno paliwo, jak i inwestycje w zbiorniki kriogeniczne oraz mniejsze wydobycie w porównaniu z jednostkami konwencjonalnymi.
Ciekły wodór przechowywany jest w dwóch próżniowo izolowanych zbiornikach na pokładzie, w temperaturze minus 253°C. Pod względem bunkrowania proces przypomina LNG – początkowo będzie obsługiwany przez ciężarówki, a w przyszłości pojawią się barki bunkrowe, co obniży koszty dostaw. System zapewnia pełne bezpieczeństwo operacji i stabilne dostarczanie energii dla wszystkich odbiorników na statku.
Perspektywy rynku
Głównym wyzwaniem jest rynek zbytu. Duzi wykonawcy pogłębiarek często operują globalnie, a H2-Hopper został zoptymalizowany pod warunki Niderlandów. Mimo to eksperci wskazują, że dedykowane jednostki, zaprojektowane do konkretnych zadań przybrzeżnych, mogą stać się wzorem dla przyszłej transformacji energetycznej branży. Dotacje, regulacje takie jak ETS i FuelEU Maritime oraz rosnące znaczenie RFNBO mogą przechylić szalę na korzyść zielonego wodoru.
Rijkswaterstaat przyznaje, że na obecnym etapie nie istnieje alternatywa, umożliwiająca dużą skalę pogłębiania przy neutralnym wpływie na klimat. Inwestycja w H2-Hopper pokazuje, że możliwe jest wdrażanie technologii niskoemisyjnych, nawet jeśli koszty początkowe są wysokie. Niderlandy, dzięki takim projektom, umacniają swoją pozycję lidera innowacji w sektorze pogłębiarskim, łącząc tradycję z nowoczesną transformacją energetyczną.
Mateusz Gibała
USD
EUR
CHF
GBP