Παραγωγή και αποθήκευση πράσινου υδρογόνου σε φορτηγά πλοία

Μάστρακας, Νικόλαος

Green hydrogen production in cargo ships

Διπλωματική εργασία

Author

Μάστρακας, Νικόλαος

Date

2024-10-15

Advisor

Kavadias, Kosmas

Διπλωματική Εργασία (5.400Mb)

Keywords

Πράσινο υδρογόνο ; Αποθήκευση ενέργειας ; Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ; Φωτοβολταϊκή εγκατάσταση σε πλοίο ; Ναυτιλία ; Ηλεκτρόλυση ; Φωτοβολταϊκά πλαίσια

Abstract

Το πράσινο υδρογόνο αποτελεί ένα εξελιγμένο και αρκετά βιώσιμο τρόπο αποθήκευσης ενέργειας, ο οποίος μπορεί να συμβάλει στην καταπολέμηση του ενεργειακού προβλήματος και της κλιματικής αλλαγής. Για τον λόγο αυτό υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον όσον αφορά την έρευνα ενός καινοτόμου βιώσιμου τρόπου παραγωγής και οικονομικής αξιοποίησης του πράσινου υδρογόνου. Η μελέτη εξετάζει την εφαρμογή συστημάτων παραγωγής υδρογόνου σε πλοία, αναλύοντας τις τεχνικές παραμέτρους και τα οικονομικά κόστη της διαδικασίας. Η παροχή ενέργειας γίνεται με μία συστοιχία φωτοβολταϊκών που προσφέρει ενέργεια σε μονάδες ηλεκτρόλυσης ανταλλαγής πρωτονίων (PEM) και μία μονάδα αφαλάτωσης για παροχή της απαιτούμενη ποσότητας νερού. Παράλληλα, διερευνάται η αποθήκευση υδρογόνου σε συμπιεσμένη μορφή, λαμβάνοντας υπόψη την ασφάλεια, την αποδοτικότητα και τον διαθέσιμο χώρο στα πλοία. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στις τεχνολογικές προκλήσεις και στις πιθανές λύσεις που αφορούν την ενσωμάτωση αυτών των συστημάτων στις υπάρχουσες ναυτιλιακές υποδομές. Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι αν και μία τέτοια επένδυση δεν είναι οικονομικά βιώσιμη, θα μπορούσε με μερικούς ανασχηματισμούς να παράξει αρκετό κέρδος, πωλώντας το παραγόμενο υδρογόνο στην τοπική αγορά. Ωστόσο, απαιτούνται περαιτέρω επενδύσεις στην έρευνα και την ανάπτυξη, καθώς και στη βελτίωση των σχετικών κανονισμών, προκειμένου να καταστεί αυτή η τεχνολογία οικονομικά βιώσιμη και ευρέως αποδεκτή στη ναυτιλία.

Abstract

Green hydrogen represents an advanced and sustainable method of energy storage that can contribute significantly to addressing the energy crisis and combating climate change. As a result, there is significant interest in researching innovative and sustainable ways of producing and economically utilizing green hydrogen. This study examines the application of hydrogen production systems on ships, analyzing the technical parameters and economic costs of the process. The energy supply is provided by an array of photovoltaic panels that power proton exchange membrane (PEM) electrolysis units and a desalination unit to supply the necessary amount of water. Additionally, the study explores the storage of hydrogen in compressed form, taking into account safety, efficiency, and the available space on ships. Special emphasis is placed on the technological challenges and potential solutions related to the integration of these systems into existing maritime infrastructure. The research results indicate that although such an investment is not currently economically viable, with certain adjustments, it could generate sufficient profit by selling the produced hydrogen in the local market. However, further investment in research and development, as well as improvements in relevant regulations, are required to make this technology economically sustainable and widely accepted in the maritime industry.