Utslippsfrie skipsoperasjoner i havvind

Vindkraft er utslippsfritt. Men utbygging av vindparker til havs - og kommisjonering og vedlikehold av dem, krever relativt store fartøy. Disse fartøyene drives i dag stort sett med dieselolje, og representerer dermed nesten hele det direkte drivhusgassutslippet fra vindkraft totalt sett.

Flere alternativer vurderes for å gjøre skipsoperasjoner utslippsfrie, og i grove trekk er det to aktuelle alternativ. Det ene er batteridrift, som er kommersielt modent og allerede implementert i for eksempel ferger i norske fjorder. Utfordringen med batterier er at de har lav energitetthet både når det gjelder volum og vekt.

Det andre alternativet er alternative drivstoff, som i de fleste tilfeller betyr enten metanol, hydrogen eller ammoniakk. For enkelhets skyld i denne kronikken behandler vi disse under ett. Fordelen med dem er at de gir brukbar rekkevidde, selv om det er langt opp til den tradisjonelle dieseloljen.

Utfordringene med alternative drivstoff er foreløpig at de har lav tilgjengelighet, så selv om de tekniske løsningene er tilgjengelige, bremses kommersialiseringen av mangel på infrastruktur, sammen med investerings- og drivstoffkostnadene. Videre kreves det betydelige mengder energi for å produsere drivstoffet, som gir lav energieffektivitet. Energieffektiviteten varierer mye mellom de ulike drivstoffalternativene og de tekniske løsningene, men forenklet man må regne med å bruke omtrent 2-4 ganger så mye energi i produksjon og konvertering som man klarer å utnytte ombord.

Når vindparkene er ferdig installert og kommet i drift, utføres regelmessig vedlikehold og reparasjoner ved hjelp av SOV-er (Service Operation Vessels) som går fra turbin til turbin og plasserer ut vedlikeholdsteam med verktøy og deler. SOV-ene opererer normalt innenfor et relativt begrenset geografisk område, og kan sånt sett være egnet til batteridrift.

Siden vindparkene ligger et stykke til havs, og planlegges enda lengre ut, er batteridrift av SOV-ene krevende å få til med dagens batteriteknologi og lading i havn. Hvis vi derimot muliggjør lading av batteriene ute i vindparken vil SOV-ene kunne lade batteriene regelmessig på nattestid, når skipet likevel ligger i ro og vedlikeholdspersonellet sover. Strøm er det nok av i en vindpark mesteparten av tiden, og den strømmen er kortreist. Lite ekstra infrastruktur er nødvendig. Den tidligere nevnte totale energieffektiviteten vil da være opp imot 90 prosent, og dermed ligge langt over løsningene med alternative drivstoff som grovt sett ligger på 25 til 50 prosent. Det betyr at så og si all den elektriske effekten som vindturbinen produserer og batteriene lades med, utnyttes til operasjon av skipet.

Lading ute til havs er i prinsippet ikke veldig forskjellig fra å lade når man ligger i havn. Utfordringen ligger i å utvikle en robust, varig løsning for til- og frakobling som også fungerer under harde værforhold. Det er flere initiativ under utvikling i maritim bransje, mange av dem i kombinasjon med forankring, slik at skipet ligger på svai fra en bøye mens batteriene lades.

En annen og enklere løsning er at skipet holder posisjonen for egen maskin mens batteriene lades. Denne løsningen vil bruke litt mer energi totalt sett, men krever lite ekstra infrastruktur utover den som allerede eksisterer i vindparkene. SOV-ene som er under bygging i dag er ofte utstyrt med bevegelseskompenserte kraner med høy presisjon for å kunne utføre mindre løft fra skip til vindturbin. Disse kranene har automatisk kompensering slik at krantippen står i ro selv om båten den står på beveger seg. Denne funksjonaliteten kan også benyttes til å plukke opp en ladekabel og koble den til skipet for lading.

Prosjektet Ocean Charger er et pågående initiativ for å akselerere utviklingen av ladeløsninger for skip i åpen sjø. Prosjektet består av partnere som sammen utfører flere delprosjekter. Det ene delprosjektet skal utvikle en høyspent ladeløsning basert på pluggforbindelse og er installert på fartøyet Rem Power, som er utrustet på verftet Vard Søviknes.

Løsningen testes først digitalt i Offshore Simulator Center (OSC) sine laboratorier i Ålesund gjennom katapulten DigiCat, og deretter full-skala testing av til- og frakobling til vindturbinen Zefyros i løpet av mars 2024. Zefyros er en flytende vindturbin som ligger oppankret på Marin Energi Testsenter utenfor Karmøy, og testene utføres i samarbeid med katapultsenteret Sustainable Energy på Stord.

I tillegg til piloteringsdelen av prosjektet som nevnt over, er fire forskningsinstitusjoner med som partnere i prosjektet. Disse skal se på hver sine områder som alle vil være viktige i elektrifiseringen av skipsoperasjoner nær norskekysten. De skal utvikle nye metoder for å optimalisere skipslogistikk på vindparkene, vurdere potensialet for å ta i bruk lading i åpen sjø for andre kystnære skipssegmenter, og identifisere effekten av økt automatisering for ladeoperasjonen. Videre skal alternative energioverføringsmetoder evalueres, blant annet trådløs lading i stedet for pluggforbindelser, og potensialet og mulighetene for standardisering skal undersøkes.

Det største hinderet generelt for omlegging til nullutslippsløsninger om bord i skip, og store batterinstallasjoner spesielt, er investeringskostnaden. Så lenge nullutslipp ikke er et eksplisitt krav, vil dette være den største bremsen for grønn omstilling. Kraftig investeringsstøtte vil være essensielt dersom en ønsker en hurtig overgang til grønn teknologi over en bred front. Uten dette vil kun de kapitalsterke aktørene klare å løfte investeringen, og kanskje ikke engang de.

Behovet for en grønn omstilling i skipsfart er svært viktig for reduksjonen av de nasjonale klimautslippene, og lading i åpen sjø er en løsning med høy grad av modenhet og lav risiko sammenlignet med mange av løsningene med alternativt drivstoff. Men det viktigste er kanskje at det er den klart mest energieffektive løsningen, noe som har stor verdi i en verden der grønn energi blir stadig mer etterspurt.

av Håvard Vollset Lien, vice president research and innovation i Vard