Tracciare la rotta verso un futuro green
Secondo la Federal Waterways and Shipping Administration (WSV), ogni anno circa 172 milioni di tonnellate di merci vengono trasportate dalle navi, alleviando così la congestione del traffico su strada e su rotaia. Grazie al loro elevato tonnellaggio, le navi potrebbero quindi fungere da mezzo di trasporto relativamente ecologico, in quanto una singola nave può sostituire 150 camion. L'idrogeno offre promettenti scenari applicativi potenziali per la propulsione navale. Un motore elettrico installato nella trasmissione, che viene alimentato con energia da un sistema di celle a combustibile, richiederebbe solo una fornitura continua di ossigeno e idrogeno. Conservato in serbatoi pressurizzati o refrigerati, può essere implementato a bordo di una nave, ad esempio. In altre parole, un progetto su misura per eCap Marine GmbH di Amburgo.
Portare il potenziale nelle acque
Impegnata nell'obiettivo chiaramente definito di ridurre al minimo l'impatto ambientale del trasporto marittimo, la compagnia di navigazione olandese Acta Marine ha optato per l'idrogeno green come principale fonte di energia. Con la nave di rifornimento Mittelplate Coastal Liberty, che viene impiegata nel Mare di Wadden, l'azienda sta cercando di dare un esempio pionieristico nella direzione della sostenibilità e della fornitura di energia a bordo senza emissioni. ECap Marine è stata incaricata di convertire il sistema di propulsione elettrica a emissioni zero in un sistema basato sull'idrogeno. Nell'arco di due anni, l'azienda ha sviluppato un sistema energetico idrogeno-elettrico containerizzato che consente un funzionamento della nave senza emissioni. Il cosiddetto sistema tanktainer, dotato di due celle a combustibile Ballard FCwave (2 x 200 kW), un sistema di batterie marittime, un sistema antincendio, unità serbatoio, un sistema di gestione dell'energia personalizzato e tutti i dispositivi di raffreddamento e sicurezza necessari, può essere sostituito "Plug&Play" tramite una gru portuale e riempito nei porti utilizzando un sistema di elettrolisi. Come spiega Lars Ravens, Managing Director di eCap Marine: "Ad oggi, si tratta di un'installazione unica a bordo di una nave marittima. Grazie ai componenti modulari e configurabili individualmente, sono anche scalabili per le navi mercantili più grandi e per le imbarcazioni interne più piccole" All'inizio del 2024, la nave di rifornimento riadattata per il sistema di navi cisterna ha ottenuto la certificazione di classe da DNV (German Maritime Industry Classification Organisation).
La nave da rifornimento Coastal Liberty rifornisce la piattaforma petrolifera e di produzione Mittelplate di materiali e riporta i rifiuti. Un sistema di celle a combustibile converte l'idrogeno in energia elettrica e consente quindi il funzionamento con motori elettrici attraverso l'uso di trasmissioni ibride.
Arne Küddelsmann, Project Engineer di eCap Marine, spiega che cambiare, scollegare e ricollegare i serbatoi di idrogeno è molto comodo e sicuro, grazie al concetto di connettività senza attrezzi e ai collegamenti standard per gru e camion. Ciò è garantito, tra l'altro, da soluzioni di connettività che soddisfano i più alti requisiti DNV in termini di sicurezza, durata e affidabilità. Insieme a eCap Marine, HARTING ha sviluppato la soluzione innovativa che garantisce un collegamento in rete efficiente di componenti e sistemi.
Ovunque siano richieste funzionalità di monitoraggio e controllo nella produzione (elettrolisi), stoccaggio, distribuzione e rifornimento di idrogeno, i componenti modulari e configurabili individualmente, nonché le soluzioni di sistema personalizzate di HARTING saranno all'altezza del compito.
Era necessaria un'interfaccia speciale per la comunicazione tra il PowerPac e il serbatoio H2. "Abbiamo pensato a una scatola che per prima cosa raccogliesse i segnali dei trasmettitori e gli indicatori di posizione delle valvole dal serbatoio. Dovrebbe poi essere possibile collegarlo dall'altro lato dell'alloggiamento, utilizzando una connessione di accoppiamento a innesto", afferma Arne Küddelsmann, spiegando il problema. Le valvole di selezione del serbatoio devono essere monitorate attraverso le interfacce del box. Dovrebbero essere trasmesse anche la temperatura e la pressione del sistema. Da un lato, questo è importante per la sicurezza, dall'altro può essere utilizzato anche per determinare il livello di riempimento del serbatoio. L'elevata classe IP richiesta per l'alloggiamento dei componenti elettrici ed elettronici ha rappresentato un'altra sfida. Questo è essenziale per la lunga durata di una nave che naviga nel Mare del Nord. Inoltre, tutti i componenti elettrici del sistema di container serbatoio dovevano essere conformi alla normativa ATEX. Questa classe di protezione è necessaria per un'atmosfera potenzialmente esplosiva, come viene indicato a causa della bassa energia di accensione dell'idrogeno.
Un risultato speciale per me è stato ottenere la certificazione ATEX per un prodotto con requisiti così complessi nel più breve tempo possibile, grazie all'uso dell'acqua.
Arne Küddelsmann
Competenza nella tecnologia e nei metodi
Per consentire agli sviluppatori di e Cap Marine di concentrarsi sulla tecnologia di elettrolisi e stoccaggio e sulla produzione in serie, HARTING si occupa delle specifiche, della selezione e dello sviluppo della tecnologia di connessione elettrica appropriata. Il Quality and Technology Centre accreditato di HARTING accompagna la qualificazione, la validazione e, se necessario, l'approvazione della soluzione sviluppata. Guido Steenbock riassume le cose come segue: "Il nostro impegno per la personalizzazione e l'ottimizzazione dello spazio è illustrato dalle scatole terminali di questo progetto. Queste scatole sono progettate per offrire opzioni di connessione robuste e poco ingombranti, che possono essere integrate perfettamente nelle infrastrutture esistenti. I nostri clienti beneficiano di soluzioni Plug&Play all’avanguardia, pensate per rispondere alle esigenze specifiche dell’industria dell’idrogeno."
Ben consapevoli dei requisiti di sicurezza legati all’utilizzo dell’idrogeno, forniamo soluzioni Ex-i a sicurezza intrinseca, adatte a tutti i tipi di segnali.
Guido Steenbock
HARTING Customised Solutions
