Сравнительный анализ способов транспортировки водорода морским транспортом по критерию удельной грузоподъемности

В работе рассмотрены проекты судов и существующие суда для перевозки водорода в различных его агрегатных состояниях и химически связанном виде. Целью исследования является определение оптимального с точки зрения удельной грузоподъемности способа транспортировки водорода морским транспортом. Задачей исследования является установление зависимости между размером перевозимой товарной партии водорода (с учетом его состояния) и технико-эксплуатационными характеристиками судна для его транспортировки применительно к каждому из возможных способов его хранения на борту. Обобщены и проанализированы материалы исследований отечественных и зарубежных ученых, а также профильных руководящих документов. Определены типоразмерные ряды транспортных судов для транспортировки водорода в разных агрегатных состояниях (сжатом, сжиженном) и в химически связанных видах (в виде аммиака, метанола, жидких органических носителей), содержащие информацию об их эксплуатационных характеристиках: чистой грузоподъемности, грузовместимости, главных размерениях и т. д. Определены оптимальные с точки зрения удельной провозной способности транспортной линии способы морской транспортировки водорода. Использованный подход позволил определить оптимальные с точки зрения удельной провозной способности варианты морской транспортировки водорода на судах водоизмещением 25…80 тыс. т. Определено, что оптимальными с точки зрения удельной грузоподъемности в рассматриваемом диапазоне водоизмещения являются газовозы LPG и танкеры-химовозы для транспортировки аммиака и метанола соответственно. Концептуальные проекты судов для транспортировки водорода в «чистом» виде (сжатом или сжиженном) показали самые скромные результаты. Промежуточное положение занимает способ транспортировки водорода при помощи жидких органических носителей.

1. Буянов А. С. Формирование методологического подхода к процессу определения углеродного следа транспортной услуги с использованием коэффициентов энергоэффективности судна / А. С. Буянов, А. С. Реуцкий // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2023. — № 70/71. — С. 13–28.

2. Буянов А. С. Коэффициент энергоэффективности как инструментопределения углеродного следа от работы морских судов ледовых классов / А. С. Буянов, В. В. Якимов, А. С. Реуцкий // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2023. — № . 72/73. — С. 21–31.

3. Буянов А. С. Анализ опыта применения метанола и этанола в качестве топлива на судах / А. С. Буянов, О. Н. Леонова, А. С. Реуцкий // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2021. — № 64/65. — С. 91–97.

4. Heid B. Five charts on hydrogen’s role in a net-zero future McKinsey & Company.[Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.mckinsey.com/capabilities/sustainability/our-insights/five-charts-on-hydrogens-role-in-a-net-zero-future (дата обращения 20.09.2023).

5. Berger R. Prosperity at Risk: For a New Strategy in Energy Policy / R. Berger et al. — 2022. — Pp. 1–7.

6. Di Lullo G. Large-scale long-distance land-based hydrogen transportation systems: A comparative technoeconomic and greenhouse gas emission assessment / G. Di Lullo et al. //International Journal of Hydrogen Energy. — 2022. — Vol. 47. — Is. 83. — Pp. 35293–35319.

7. Шамрай Ф. А. Доступные сегодня технологии хранения и транспортировки водорода. / Ф. А. Шамрай // Деловой журнал NEFTEGAZ. RU. — 2022. — № 1(121). — С. 50‒55.

8. Макарян И. А. Хранение водорода с использованием жидких органических носителей (обзор) / И. А. Макарян, И. В. Седов, А. Л. Максимов // Журнал прикладной химии. — 2020. — Т. 93. — № . 12. — С. 1716–1733.

9. Буянов А. С. Методы оценки стоимости перевозки грузов морским транспортом в условиях ограниченного информационного обеспечения / А. С. Буянов // Транспорт Российской Федерации. — № 3 (94). — 2021. — С. 22–27.

10. Власьев М. В. Формирование морской транспортно-технологической системы перевозки сжатого природного газа (CNGтехнология) / М. В. Власьев, Г. Ф. Демешко // Труды Крыловского государственного научного центра. — 2018. — Спец. вып. 2. — С. 160–168.

11. Сафарова Е. А. Особенности эксплуатации объектов подземного хранения газа при совместном хранении метана и водорода / Е. А. Сафарова, Д. С. Филиппова, В. Е. Столяров // Научный журнал Российского газового общества. — 2021. — № . 3. — С. 58–63.

12. Abe A. Studies of the large scale transportation of the liquid Hydrogen / A. Abe // Proceedings of the 11th World Hydrogen Energy Conference. — 1996. — Vol. 2. — С. 1145–1154.

13. Kamiya S., Study on introduction of CO2 free energy to Japan with liquid hydrogen / S. Kamiya, M. Nishimura, E. Harada // Physics Procedia. — 2015. — Т. 67. — С. 11–19.

14. Alkhaledi A. N. A hydrogen fuelled LH2 tanker ship design / A. N. Alkhaledi, S. Sampath, P. Pilidis // Ships and Offshore Structures. — 2022. — Vol. 17. — Is. 7. — Pp. 1555–1564.

15. Modisha P. M. The prospect of hydrogen storage using liquid organic hydrogen carriers / P. M. Modisha et al. // Energy & fuels. — 2019. — Vol. 33. — Is. 4. — Pp. 2778–2796.

16. Abdin Z. Large-scale stationary hydrogen storage via liquid organic hydrogen carriers / Z. Abdin et al. // Iscience. — 2021. —Vol. 24. — Is. 9. — Pp. 1–23.

17. Международный Кодекс постройки и оборудования судов, перевозящих опасные химические грузы наливом (Кодекс МКХ). — СПб.: ЗАО «ЦНИИМФ», 1997. — 463 с.

18. Международная Конвенция по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ 73/78). Приложение II: Правила предотвращения загрязнения вредными веществами, перевозимыми наливом. — СПб.: АО «ЦНИИМФ», 2017. — 824 с.