The Future of Fuel Cell Technology in Maritime Applications

Fra den industrielle revolusjonen til oljealderen har menneskeheten skapt enorme fremskritt innen produksjon, teknologi og livskvalitet. Dessverre har fremgangen kommet på bekostning av miljøet; og behovet er større enn noen gang for miljøvennlig teknologi som kan skape en bedre balanse mellom det moderne samfunnet og naturen. Brenselcelleteknologi er en gunstig og fremtidsrettet løsning for miljøvennlig elektrisk kraftproduksjon, både generelt og i maritime anvendelser. I denne masteroppgaven presenteres en bred teoretisk gjennomgang av brenselcelleteknologi, med hensyn til egenskaper, muligheter og begrensninger til ulike brenselcelletyper og potensielle energibærere - både separat og fra et bredere, rådgivende systemperspektiv. Hydrogen er en populær energibærer for brenselceller, men en analyse av hydrogenbærere som flytende organiske hydrogenbærere (LOHCs), metallhydrider, ammoniakk (NH3) og metanol (CH3OH) viser at mange av ulempene med hydrogen, spesielt lav volumetrisk energitetthet og utfordrende lagringskrav, kan begrenses eller unngås ved å velge mer passende energibærere. En casestudie av et vindturbinkonstruerende offshoreskip av typen Service Operation Vessel (SOV) er inkludert. Casestudien er basert på datamaskinsimuleringer av en realistisk forbruksprofil for en SOV konfigurert med et hybrid, karbonnøytralt og brenselcelledrevet mikrogrid, med et elektrisk batteri som fungerer som avlastninghjelp for brenselcellene. Avlastningen består hovedsaklig i å håndtere lastendringer og topplaster. Simuleringene indikerer ytelsen og gjennomførbarheten av å innlemme brenselceller i mikrogrid på land og i maritime bruksområder. I tillegg vises også effektiviteten av å bruke batterier for å kompensere for den begrensede dynamiske responsevnen som brenselceller - og spesielt høy-temperatur brenselceller - har. Casestudien er i tillegg supplert med en sensitivitetsanalyse, med hensyn til nominell brenselcelleeffekt, for å studere hvilken virkning som dimensjonering av brenselcellesystemet har på effektiviteten til elektrisk kraftproduksjon, energibærerforbruk, hybrid lastdeling mellom brenselceller og batteri, samt skalering av batterisystemet.