یک نفتکش ساحلی در ژاپن با استفاده از موتور چهارزمانه هیدروژن‌سوز به حرکت درآمد تا این کشور یک گام دیگر به کشتیرانی کم‌کربن و در نهایت بدون انتشار کربن نزدیک شود.
ژاپن آزمایش یک نفتکش ساحلی مجهز به سامانه پیشرانش هیدروژنی را با موفقیت انجام داده است. این شناور ۴۸۰۰ تنی روز ۲۵ سپتامبر در خلیج اوساکا حدود ۲۰ مایل دریایی، معادل نزدیک به ۳۲ کیلومتر، حرکت کرد و این مسیر را در حدود دو ساعت پشت سر گذاشت.
بنیاد نیپون اعلام کرده است که استفاده از سامانه هیدروژنی در این سفر، در مقایسه با سوخت‌های فسیلی متداول، از انتشار حدود ۱.۲ تن دی‌اکسیدکربن جلوگیری کرده است. این پروژه بخشی از برنامه تحقیقاتی بنیاد نیپون برای کاهش انتشار کربن در صنعت کشتیرانی ژاپن محسوب می‌شود.
این نفتکش به یک موتور هیدروژن‌سوز، موتورهای الکتریکی برای پیشرانش و مجموعه‌ای از باتری‌های لیتیوم‌یونی مجهز شده است.
موتور هیدروژنی چگونه نفتکش را به حرکت درمی‌آورد؟
نکته مهم در طراحی این شناور این است که موتور هیدروژنی مستقیماً پروانه‌ها را نمی‌چرخاند. این موتور در محفظه‌ای روی عرشه قرار گرفته و وظیفه اصلی آن تولید برق است.
برق تولیدشده سپس به دو موتور الکتریکی منتقل می‌شود. این موتورها به دو محور پروانه متصل هستند و نیروی لازم برای حرکت کشتی را تأمین می‌کنند.
در کنار این سامانه، یک ژنراتور هیبریدی و باتری‌های لیتیوم‌یونی نیز در نظر گرفته شده است. باتری‌ها با تنظیم و متعادل کردن بار الکتریکی، به استفاده بهینه‌تر از سوخت کمک می‌کنند.
موتور هیدروژنی این پروژه را Yanmar Power Solutions طراحی کرده است. آزمایش‌های اولیه موتور در اکتبر ۲۰۲۴ روی سکوی آزمایشگاهی انجام شد و این سامانه توانست با توان نامی حدود ۵۰۰ کیلووات فعالیت کند.
در مراحل ابتدایی آزمایش، مقدار کمی گازوئیل به‌عنوان سوخت احتراقی اولیه برای احتراق مخلوط هیدروژن و هوا استفاده شد. آزمایش‌های بعدی نیز با هدف جایگزینی این سوخت با روغن گیاهی هیدروتریت‌شده یا HVO انجام گرفت.
با این حال، اطلاعات منتشرشده مشخص نمی‌کند که در آزمایش دریایی ماه سپتامبر دقیقاً از کدام سوخت برای احتراق اولیه موتور استفاده شده است.
نفتکش مخصوص این پروژه چگونه ساخته شد؟
اجرای چنین آزمایشی به یک شناور اختصاصی نیاز داشت. شرکت Fukuoka Shipbuilding، یکی از اعضای ائتلاف این پروژه، نفتکش موردنظر را در کارخانه خود در ناگاساکی ساخت و آن را در ۱۴ فوریه ۲۰۲۵ به آب انداخت.
این شناور حدود ۱۰۵ متر طول دارد و در اکتبر ۲۰۲۵ به شرکت Uyeno TransTec تحویل داده شد.
پروژه تنها به توسعه موتور محدود نمی‌شود. طراحی سامانه تأمین هیدروژن و تغییرات مربوط به بدنه شناور نیز بخشی از برنامه بوده است. تیم سازنده همچنین برای دریافت تأییدیه اولیه طراحی از انجمن رده‌بندی کشتی‌های ژاپن یا ClassNK اقدام کرده است.
علاوه بر این، دستورالعمل‌های عملیاتی و برنامه‌های آموزشی ویژه استفاده از کشتی‌های هیدروژن‌سوز نیز در جریان این پروژه تهیه شده‌اند.
آزمایش در خلیج اوساکا چه نتیجه‌ای داشت؟
حرکت ۲۵ سپتامبر در خلیج اوساکا فرصتی برای بررسی عملکرد واقعی موتور هیدروژن‌سوز هنگام حرکت شناور بود. بنیاد نیپون این آزمایش را یک نمایش عملیاتی با هدف دستیابی به کشتیرانی کربن‌خنثی توصیف کرده است.
طبق برآورد این بنیاد، این سفر در مقایسه با استفاده از سوخت‌های فسیلی معمول حدود ۱.۲ تن کاهش انتشار دی‌اکسیدکربن به همراه داشته است.
مسئولان پروژه معتقدند این آزمایش می‌تواند دانش و تجربه موردنیاز برای استفاده گسترده‌تر از هیدروژن در حمل‌ونقل دریایی ساحلی ژاپن را فراهم کند. هدف نهایی نیز ایجاد یک الگوی عملی برای گسترش استفاده از هیدروژن در کشتی‌های داخلی این کشور است.
کازوما کاشیواگی، مدیر دفتر محیط‌زیست شهر کوبه، این آزمایش را گامی مهم در مسیر استفاده عملی از کشتی‌های هیدروژن‌سوز بدون آلایندگی دانسته و معتقد است چنین پروژه‌هایی می‌توانند به کاهش کربن در صنعت کشتیرانی ژاپن کمک کنند.
ژاپن هدف‌گذاری کرده است که تا سال ۲۰۵۰ در بخش کشتیرانی داخلی خود به بی‌طرفی کربنی دست پیدا کند.
ژاپن برای توسعه کشتی‌های هیدروژنی چه برنامه‌ای دارد؟
بنیاد نیپون این برنامه تحقیقاتی را از سال ۲۰۲۲ آغاز کرده است. در ژوئن ۲۰۲۳ نیز سه کنسرسیوم برای اجرای پروژه‌های آزمایشی جداگانه در چارچوب برنامه «کشتی بدون آلایندگی ۲۰۵۰» انتخاب شدند.
یکی از این پروژه‌ها روی استفاده از پیل سوختی هیدروژنی در یک شناور خدماتی ویژه توربین‌های بادی فراساحلی تمرکز دارد. پروژه دیگری نیز توسعه یک موتور هیدروژن‌سوز برای یدک‌کش Ten-Oh را دنبال می‌کند.
نخستین آزمایش پیل سوختی هیدروژنی این برنامه در آوریل ۲۰۲۴ روی شناور مسافربری ۲۳۸ تنی Hanaria انجام شد. آزمایش‌های تکمیلی برای سال ۲۰۲۶ در نظر گرفته شده‌اند و توسعه زیرساخت‌های لازم برای تأمین هیدروژن نیز در برنامه قرار دارد.
حرکت ژاپن به سمت کشتیرانی هیدروژنی بخشی از یک روند گسترده‌تر در صنعت دریانوردی جهان است. در اروپا نیز پروژه‌هایی مانند کشتی مسافربری MF Hydra در نروژ، که از هیدروژن مایع استفاده می‌کند، و چندین بارج رودخانه‌ای هیدروژنی در حال توسعه یا آزمایش هستند.
از سوی دیگر، برخی اپراتورهای کشتی‌های تفریحی نیز به سراغ پیل‌های سوختی و سامانه‌های هیدروژنی رفته‌اند. هدف آنها تأمین برق تجهیزات و بخش‌های خدماتی کشتی و کاهش انتشار آلاینده‌ها در زمان حضور شناورها در بنادر است.
