Opportunities and challenges related to a hydrogen-electric fishing vessel

Abstract

Norge er et land med et sterkt forhold til kysten og dens ressurser. Fiskeindustrien bidrar til inntekt både for mange nordmenn og Norge som land. De fleste fiskefartøy i Norge har i dag dieselfremdrift. På grunn av global oppvarming, luftforurensning og forsuring, må industrien ta grep og redusere utslipp. ZeroKyst-prosjektet ønsker å avkarbonisere sjømatnæringen gjennom en overgang til hydrogenelektrisk fremdrift, samt å demonstrere løsninger for mobil energiforsyning i Lofoten i tillegg til andre delprosjekter. Zerokyst-prosjektet er et forskningssamarbeid mellom industri, interesseorganisasjoner og kommuner, med Selfa Arctic AS som prosjektleder. Det er mange tekniske og økonomiske utfordringer ved å introdusere ny teknologi. En stor utfordring er at teknologien skal kunne tilby de samme egenskapene som tradisjonell teknologi, i tillegg til ˚a være utslippsfri. Hydrogenfremdrift er en umoden teknologi sammenlignet med diesel i maritim sektor. Derfor er regelverket fortsatt under utvikling for optimale hydrogenløsninger. Driftskostnadene for det hydrogenelektriske fiskefartøyet inkluderer hydrogenbunkring og lading av batteriet. For dieselfartøy inkluderer det kun bunkring av diesel, og med hybrid farttøy må lading av batteri også tas i betraktning. Oppgaven tar sikte på å undersøke hvor konkurransedyktig et hydrogenelektrisk fiskefartøy er, sammenlignet med tradisjonell teknologi. En kombinasjon av simulering, kostnadsberegning og litteraturstudie brukes til vurdere dette. Simuleringene er utført i en modell i Simulink av MATLAB. Resultatene fra simuleringene ble brukt til å forstå energiforbruket til det hydrogenelektriske fiskefartøyet i løpet av fire forskjellige antatte 12-timers driftsprofiler. Kostnadsberegningene viste at per i dag, når fiskerne får dieselkompensasjon er ikke dette konkurransedyktig prismessig. Derimot, i fremtiden vil kompensasjonen sannsynligvis bli fjernet, noe som kan gjøre det lønnsomt å bruke nullutslippsfartøy. Rekkevidden er kortere med et nullutslippsfartøy, og dette kan være tilfredsstillende for noen fiskere. Som sikkerhet vil fartøyet ha en dieselgenerator installert. Fartøyet vil gi et arbeidsmiljø med mindre støy, gitt at det kjører på nullutslippsfremdriftssystemet, og ikke generatoren. ZeroKyst-prosjektet utvikler et fiskefartøy med potensial for lavere driftskostnader og utslipp, men det er viktig at løsningen møter fiskerens behov med tanke på rekkevidde.

Norway is a country with a strong relation to the coast and its resources. The fishing industry contributes as income for both many Norwegians and Norway as a country. Most fishing vessels in Norway today run on a diesel propulsion system. Due to the global warming, air pollution and acidification, the industry needs to reduce its emissions. The ZeroKyst project want to decarbonize the seafood industry through a transition to hydrogen-electric propulsion, to demonstrate solutions for mobile energy supply in Lofoten in addition to other sub-projects. The Zerokyst project is a research collaboration between industry, interest groups and municipalities, with Selfa Arctic AS as project manager. There are many technical and financial challenges which introducing new technology. A major challenge is that the technology must be able to offer the same properties as traditional technology, and still be emission-free. Hydrogen propulsion is a immature technology compared to diesel, in the marine sector. Therefore the regulations are still in development for the optimal hydrogen solutions for vessels. The operating costs for the hydrogen-electric fishing vessel includes bunkering of hydrogen and charging of the battery. For diesel vessels, it only includes the bunkering of diesel, and with hybrids, charging of battery must also be taken into account. The thesis aims to investigate how competitive is a hydrogen-electric fishing vessel, compared to traditional technology. A combination of simulation, cost calculation and literature study is used to consider this. The simulations is performed in a model in Simulink by MATLAB. The results from the simulations was used to understand the energy consumption of a hydrogen-electric fishing vessel during four different 12-hour operating profile. The cost calculations demonstrated that as of today, when the fishers get diesel compensation, this is not competitive price-wise. However, in the future the compensation is likely to be removed, which can make it profitable to use the zero-emission vessel. The range is shorter with a zero-emission vessel, and this might be satisfying for some fishers. The vessel will have a diesel generator installed. The vessel will also provide a working environment with less noise, given that it runs on the zero-emission propulsion system, and not the generator. In conclusion, the ZeroKyst project will develop a fishing vessel with the potential for lower operating costs and emissions. However, it is important that the solution meets the fisher’s need in terms of range.