Компания Bureau Veritas (BV) опубликовала технологический отчет MARITIME ELECTRIFICATION, указывающий на критическую важность стандартизации и безопасного внедрения технологий электрификации судов. Это рассматривается как ключевой элемент поддержки усилий морской индустрии по сокращению выбросов углерода.
Использование бортовых литий-ионных аккумуляторов (Li-ion) и береговых систем электроснабжения (OPS) позволяет морскому сектору двигаться к целям устойчивого развития. Однако эти технологии сопряжены с особыми вызовами.
Литий-ионные батареи могут представлять значительные риски при неправильном обращении, серьезность которых зависит от емкости батареи, ее эксплуатационной роли и уровня защищенности системы. Поэтому судовые аккумуляторные системы должны проектироваться и интегрироваться с учетом их предполагаемого применения на борту, не ставя под угрозу производительность и безопасность судна.
В свою очередь, системы OPS должны учитывать разнообразие судов, заходящих в порты, и их специфические потребности, что особенно подчеркивает необходимость стандартизации для реализации концепции «любое судно, любой порт».
Интерес к использованию аккумуляторных батарей в качестве вспомогательных или основных силовых установок обусловлен множеством факторов. Среди них – более высокая энергоэффективность, возможность проектирования архитектуры судовых систем для лучшей адаптации к различным эксплуатационным профилям и сценариям. Также важны эксплуатационные преимущества, такие как улучшенное время отклика, снижение уровня шума и вибраций, сокращение выбросов парниковых газов и загрязнителей воздуха «от бака до кильватера», соответствие экологическим нормам и возможность переработки компонентов.
Тем не менее, для достижения сопоставимой емкости хранения энергии аккумуляторы требуют значительно больше места по сравнению с жидким топливом.
Для зарядки «полностью аккумуляторных судов» и «подключаемых гибридных судов» критически важна достаточная береговая инфраструктура для зарядки батарей (SBC). Зарядка может осуществляться переменным или постоянным током, в зависимости от требований судна и имеющейся портовой инфраструктуры. Альтернативно, суда, оснащенные контейнерными аккумуляторными системами, могут заменять разряженные блоки на заряженные прямо у причала – этот процесс известен как замена батарей (BS).
По данным Морского аккумуляторного форума (MBF), на март 2025 года мировой флот судов с аккумуляторным питанием насчитывает около 1045 действующих единиц, и еще 561 судно находится в стадии строительства. Большинство из них являются аккумуляторными гибридами, в то время как полностью электрические суда на батареях составляют около 20%.
Этот существенный рост, наблюдаемый в основном с конца 2010-х годов, отражает зрелость аккумуляторных технологий и их растущую коммерческую привлекательность для морского применения. Внедрение гибридных систем особенно заметно в определенных сегментах судоходной отрасли, в частности, на судах, работающих на коротких дистанциях и в прибрежных водах.
Автомобильные и пассажирские паромы стали одними из первых, кто внедрил эту технологию. Суда снабжения, требующие динамического позиционирования и имеющие переменные потребности в мощности, также активно переходят на гибридные системы. Среди других типов судов, демонстрирующих значительное внедрение, – рыболовные суда, круизные лайнеры, буксиры, суда для генеральных грузов и суда типа ро-ро.
Литий-ионные аккумуляторные системы стали ключевым фактором на пути отрасли к декарбонизации и внедрению более чистых технологий движения, предлагая потенциал для повышения эффективности, снижения выбросов и улучшения эксплуатационной гибкости.
Однако успешная интеграция аккумуляторных систем на борту судов требует тщательного учета технических и нормативных аспектов. Ключевые факторы включают правильный подбор размеров и типов аккумуляторных элементов, наличие надежной системы управления батареями и обеспечение прочности всей системы для работы в суровых морских условиях. Не менее важны меры безопасности, такие как управление температурным режимом и системы пожаротушения, для снижения рисков, связанных с эксплуатацией батарей.
По мере развития нормативно-правовой базы классификационные общества, такие как Bureau Veritas, играют решающую роль в обеспечении безопасности и соответствия требованиям. Придерживаясь последних правил и руководств, судовладельцы и проектировщики могут раскрыть весь потенциал аккумуляторных и гибридно-электрических технологий, способствуя созданию более устойчивой и эффективной морской индустрии.
Еще один способ снижения выбросов судами во время стоянки в порту – это подключение к береговому электроснабжению. OPS служит ключевым путем электрификации в порту, особенно для крупных океанских судов, которые не могут в полной мере использовать полностью электрический привод на батареях из-за ограничений по плотности энергии. Когда судно подключается к системе OPS, оно отключает собственные двигатели, тем самым сокращая местные выбросы загрязняющих веществ, таких как оксиды серы (SOx), оксиды азота (NOx), твердые частицы (PM) и CO во время стоянки, что напрямую улучшает качество воздуха в портах и прилегающих районах.
Прямые выбросы парниковых газов (CO2) также устраняются. Кроме того, OPS устраняет вибрации и снижает шумовое загрязнение от вспомогательных двигателей, уровень которого в непосредственной близости может достигать 90-120 дБ. Таким образом, OPS приносит пользу портовой среде и улучшает условия труда экипажей судов.
Преимущества OPS зависят от нескольких факторов: интенсивности выбросов парниковых газов при производстве электроэнергии, подаваемой через OPS, типа топлива, которое заменяет OPS, типичного энергопотребления вспомогательных систем судна и времени, которое судно проводит у причала.
Эффективность OPS как стратегии сокращения выбросов парниковых газов будет зависеть от углеродоемкости используемой электроэнергии. Если рассматривать вспомогательные двигатели, работающие на тяжелом топливе (HFO), морском дизельном топливе (MDO) или сжиженном природном газе (СПГ), их интенсивность выбросов – в зависимости от удельного расхода топлива (SFC) – может составлять от 434 до 617 гCO2-экв/кВтч. Исходя из этой предварительной оценки, Bureau Veritas (BV) приходит к выводу, что для любого сокращения выбросов парниковых газов «от бака до кильватера» используемая электроэнергия должна иметь углеродоемкость ниже 434 гCO2-экв/кВтч.
Более детальный анализ должен включать выбросы «от скважины до бака» как для топлива, так и для электроэнергетической инфраструктуры, устанавливаемой в рамках OPS. Системы OPS являются хорошо зарекомендовавшим себя решением в портах по всему миру на протяжении десятилетий. В Европе порт Гётеборг (Швеция) стал пионером в этой технологии, установив первое подключение OPS на своем ро-ро терминале в гавани Эльвсборг в 2000 году.
Технологии электрификации уже хорошо зарекомендовали себя в отрасли. Вместе с тем, для их эффективного и безопасного масштабирования системы хранения энергии (ESS) и системы берегового электроснабжения (OPS) требуют поддержки в виде надежных, стандартизированных и обязательных к исполнению правил безопасности. Президент Bureau Veritas Marine & Offshore Маттье де Тюньи считает, что без четких международных стандартов безопасности, регулирующих интеграцию аккумуляторных систем — особенно в части предотвращения пожаров, обучения экипажей и реагирования на чрезвычайные ситуации — судовладельцы и операторы могут испытывать недостаток уверенности, необходимой для внедрения этих систем в свои стратегии по снижению выбросов углерода.
