Hybridijärjestelmien käyttö laivoissa

Abstract

EU:n ja Kansainvälinen merenkulkujärjestön (IMO) asettamien tavoitteiden mukaan meriliikenteen päästöjä olisi alennettava jopa 80 % vuoteen 2040 mennessä. Nämä tavoitteet ovat saaneet meriteollisuuden yritykset kehittämään vaihtoehtoisia energialähteitä, kuten uusia polttoaineita tai sähköjärjestelmien käyttöä merialuksissa. Myös varustamot vaativat yhä ekologisempia aluksia heidän laivastoihinsa. Työn tavoitteena oli selvittää, mikä on johtanut alusten osittaiseen sähköistymiseen viime vuosina ja miten hybridijärjestelmällä voidaan säästää polttoainetta tai laskea päästöjä. Työ on kirjallisuuskatsaus ja lähteinä käytettiin pääasiassa vain muutaman vuoden vanhoja töitä. Työssä hyödynnettiin ChatGPT-tekoälyä alustavan sisällysluettelon muodostamiseen. Lähteistä huomattiin, että varsinaisia tutkimustuloksia sähköjärjestelmän vaikutuksesta aluksen polttoaineenkulutukseen ei ollut juurikaan saatavilla järjestelmävalmistajien nettisivujen lisäksi. Työssä havaittiin, että akullisen hybridijärjestelmän vaikutus oli käytännössä mitätön syvänmeren aluksissa kuten maanosien väliset rahtilaivat, jotka ajavat pitkää tasaista reittiä. Parhaiksi hybridijärjestelmän käyttökohteiksi ilmeni laajan käyttöprofiilin omaavat alukset, joiden kuormitus vaihtelee suuresti tai kuormitus on todella epätasaista. Tallaisia aluksia ovat esimerkiksi jäänmurtajat, hinaajat tai lautat. Merialusten energiakulutus on suuri ja akustot vaatisivat suuret latausvirrat. Näistä syistä latausjärjestelmien rakentaminen on hankalaa. Työssä todettiin akullisten täysin sähköisten alusten soveltuvan parhaiten toistuville lyhyen matka-ajan reiteille, joissa voidaan helposti rakentaa latausinfrastuktuuri kyseiselle alukselle. Itämeri ja varsinkin Suomen laivaliikenne nähtiin potentiaaliseksi alueeksi akullisten alusten käyttöön lyhyiden matkanpituuksien sekä vaihtelevien jääominaisuuksien vuoksi. Sähköhybridipropulsiolla saadaan laajennettua aluksen käyttöprofiilia laajemmalle nopeusalueelle. Koko käyttöiän aikana käyttötapa tai nopeus voi muuttua suuresti vaikuttaen hyötysuhteeseen. Vaikka hyötysuhteen erot ovat pieniä, suurten energiakulutusten takia säästöt skaalatuvat nopeasti sekä polttoaineessa että päästöissä.