Kva om ...
Utviklinga av designkonseptet ULSTEIN THOR starta med eitt enkelt spørsmål: "Kva om …". Design-teamet starta å arbeide rundt ulike scenarier med ein idé fri frå teknologiske restriksjonar og regelverk. Kva om vi kan bygge eit fartøy med ei redundant, utsleppsfri energikjelde, som kan supplere andre fartøy med reint drivstoff?
Konseptet er framleis føre si tid når det kjem til teknologiske moglegheiter og maritime lover og reglar. Grunntanken er at framtida ikkje er førehandsbestemt, men noko vi må skape. I den samanheng er ULSTEIN THOR eit viktig steg for vidare utvikling i industrien.
Elektrifisering til havs
Designkonseptet ULSTEIN THOR er tenkt å fungere som ein mobil kraft-/ladestasjon, som vil markere ein ny epoke ved å mogleggjere fullelektriske fartøysoperasjonar. Det 149 meter lange fartøyet høyrer til kategorien forsynings-, forskings- og redningsfartøy ( Replenishment, Research, and Rescue - 3R). Planen er å utstyre fartøyet med ein såkalla SMR (Small Modular Reactor) eller ein saltsmeltereaktor; Thorium MSR (Molten Salt Reactor) som genererer 20 MW rein og sikker kraft. ULSTEIN THOR-designet er ikkje berre ei mobil straumkjelde, men har også potensial til å inngå i samfunnets fornybare energimiks ved å støtte kraftnettverket.
Handtering av utfordringane ved kjernekraft til maritime operasjonar
ULSTEIN THOR vil kunne generere rein energi og vil føre til eit paradigmeskifte i å kutte karbon i transportaktivitetar. Konseptet adresserer viktige utfordringar som tilgjengelegheit til og kostnad på alternative drivstoff og dei store krava til lagringsvolum, ved å installere ei energikjelde i form av ein varmekjelde/reaktor.
Ikkje berre ladar dette fartøyet andre fartøy med rein energi, noko som reduserer behovet for spesialisert personell. Det vil også føre til ein reduksjon av talet på fartøy som fører kjernebrensel og gje meir konkurransedyktige energiprisar som følgje av stordriftsfordelar.
Det følgjer nokre utfordringar ved å bruke Thorium i fartøy:
- Reaktor effekt/-storleik:
Ofte er desse for store samanlikna med energibehovet til eitt enkelt fartøy. - Tilgjengeleg ekspertise:
Tilgangen på ekspertar som kan å drifte og vedlikehalde reaktorar er avgrensa. - Regelverk og restriksjonar:
Ulike flaggstatar har ulike reglar og restriksjonar som styrer tilgangen til hamner.
Variasjon i fartøya sine kraftbehov vil også utfordre kommersiell levedyktigheit til saltsmeltereaktorar på skip, særleg dei fartøystypane som opererer med lav last. Desse utfordringane kan løysast ved å sette reaktoren på eit fartøy som kan forsyne andre fartøy. Vidare fram i tid kan ein handtere variasjonane gjennom ein plan knytt til energiutveksling mellom skip og nettverk på land. Ei anna løysing kan vere å bruke overskotsenergien til produksjon av e-drivstoff eller liknande alternativ.
Mogleggjer full-elektriske cruiseskip i Antarktis
ULSTEIN THOR sitt opphavlege designscenario var eit etterfyllingsfartøy for ekspedisjonscruiseskip som opererer i antarktiske farvatn frå oktober til mars. I denne perioden utfører meir enn 50 cruisefartøy utflukter til den antarktiske halvøya. For å demonstrere kommersiell gjennomføring av dette konseptet, introduserte Ulstein ULSTEIN SIF samtidig med ULSTEIN THOR. Det fullelektriske ekspedisjonscruiseskipet ULSTEIN SIF vil ha same operasjonsevne som andre cruiseskip.
ULSTEIN SIF vil, når det kryssar Drake-passasjen mellom Antarktis og Ushuaia, typisk forbruke rundt 130 MWh på ein to-dagars tur. Medan skipet er i Antarktis, vil energiforbruket typisk gå ned til rundt 100 MWh på ein fem-dagars tur.
Basert på desse tala har vi utvikla ein ladeplan for eit fullelektrisk fartøy. Det inkluderer to oppladingar til havs per tur/retur-reise – Éi når skipet kjem til Antarktis og éi før returen gjennom Drake-passasjen, og til slutt ei opplading ved hamn i Ushuaia. Ved kvar av dei to oppladingane i Antarktis vil ULSTEIN SIF sitt batteri verte lada med 100 kWh.
Kvart cruisefartøy som skal etterfyllast vil bruke seks timar på lading frå ULSTEIN THOR. THOR kan lade eitt cruisefartøy om gongen, med ein totalkapasitet på fire fartøy per dag (4 x 6 timars lading).
Gitt dimensjoneringskriteria for THOR og dei typiske cruisa som vert gjennomført av cruisefartøy i Antarktis vil THOR kunne gje energi til 15 små cruiseekspedisjonsskip per sesong. Den typiske årlege lengda på cruisesesongen i Antarktis er 150 dagar, og det daglege energibehovet for THOR vil då variere mellom 200 og 300 MWh.
Kraftbehovet til ULSTEIN THOR vil bli drive av ladebehovet til skipet som skal lade, og dette behovet vil variere betydeleg i løpet av dagen og i løpet av cruiseperioden. Dermed må "kraftstasjonen" til THOR vere fleksibel. Ei realistisk dimensjonering for reaktoren er 20 MWe ved toppkapasitet, noko som mogleggjer kraftforsyning på toppkapasitet og til eige forbruk, medan det samtidig gjev eit energioverskot til moglege tilleggsbehov. Med ein 20MWe-reaktor kan kraftverket kompletterast med fire 5MWe "closed loop"-dampturbinar. Derfor kan effekten til reaktoren lett tilpassast ulike driftsnivå.
Tidlege diskusjonar med klasseselskap har gjort det klart at ei redundant energikjelde vil vere påkravd. Derfor er to generatorsett også inkludert i kraftstasjonen. Dette tillegget til kraftforsyninga treng ikkje å dekke full effekt av kapasiteten til fartøyet, men leverer berre straum til kritiske system.
Bevisstgjering og oppdaging av nye moglegheiter
Fleire av dei nyskapande ideane som ligg i ULSTEIN THOR er nye i den maritime industrien, og det er viktig å samanlikne ulike reaktortypar, vurdere sikkerheit, energitypar og energiteknologi. Ulstein har ikkje alle svara no, men vi trur at med eit auka kunnskapsnivå og vurderingar rundt verdikjedene vil dette prosjektet vere mogleg. THOR vil truleg kunne byggast innanfor ei tidsramme på ca. 10-15 år, kanskje raskare.
Som eit første steg har Ulstein utvikla ein energiinfrastruktur som inneheld eit fullelektrisk cruisefartøy. Reaktorteknologien ligg i eit separat fartøy, ULSTEIN THOR, som fungerer som fasilitator. Dette vil kunne vere ei god løysing på vegen til nullutslepp, og fører til uavhengigheit på tilgang til energi i dei noverande makropolitiske forholda.
Eit steg nærmare realisering
Vi har allereie adressert mange av utfordringane gjennom utvikling av fullelektriske fartøy. Desse utfordringane omhandlar i hovudsak energitilgang og infrastruktur.
Reaktorteknologien går i retning av små, kompakte einingar som kan vere eigna for bruk om bord i skip. Under denne føresetnaden med reaktorar som er skalerte til storleikar som trengst i skipsindustrien, og at der også vert etablert forretningseiningar som kan eige, sette i drift, operere, vedlikehalde og ikkje minst avvikle reaktorane, vil implementeringa kunne vere relativt enkel.
Ulstein er ein global og innovativ aktør innan maritime operasjonar, og kombinerer kompetanse, kunnskap og kreativitet for å utvikle nye konsept, løysingar og produkt som kan drive den maritime sektoren inn i framtida. Men, industriell utvikling er avhengig av kunnskap og samarbeid. Difor må vi foreine fokuset på tvers av industriar for å gjere visjonar om til røyndom. Vi er klare for prosessen, men vi har behov for å spreie kunnskap og handle med dei rette ressursane for å få dette til.
