我们会看到电池为大型集装箱船供电吗?

谈到电池,汽车已经占据了我们大部分的注意力。从那里开始,人们可能会考虑也使用电池的小型设备。但我们中的许多人会认为,大规模使用电池为大型船舶或飞机提供动力存在障碍。

Will We See Batteries Powering Large Container Ships?

克里斯托弗·甘纳蒂,CFA全球研究主管2022 年 8 月 25 日

海运:大量污染和法规即将来临

海运每年负责运输大约 110 亿吨,占全球贸易总量的 90%。这是通过每年消耗约 350 万桶低品位重质燃料来实现的。1  

这种燃料会显着造成污染。有多少污染?

  • 一项估计显示,2018 年船舶对人类产生的二氧化碳的贡献率为 2.5%。到 2050 年,船舶的二氧化碳排放总量可能高达 17%。 
  • 另一项估计表明,一艘大型船舶排放的二氧化碳与 70,000 辆汽车一样多,氮氧化物与 200 万辆汽车一样多,细粉尘和其他致癌颗粒与 250 万辆汽车一样多。3   

国际海事组织 (IMO) 已表明按照《巴黎协定》减少海上排放的行动。一个组成部分:到 2050 年将二氧化碳排放量减少 50% 。4  

船舶今天做什么?

船舶已经在寻求优化航线或以更慢的速度穿越水域,从而减少燃料消耗。甚至还有关于混合系统的工作。然而,无论是行驶速度较慢还是使用混合动力方法,即混合使用电动机和内燃机,人们认为减排量将在 10% 到 15% 之间——总比没有好,但不是接近 50%。5  

船舶与飞机——能量密度的故事

要知道在空中飞行、从地面起飞或将船推入水中需要多少能量是相当简单的。在这里,我们正在考虑这种能量的来源。重要的是要注意理论上可以使用任何来源,但每种选择都需要进行某些权衡。 

这些权衡中最简单的归结为“能量密度”,即每单位重量可以提取多少能量。碳氢燃料的能量密度明显高于目前的电池,这就是为什么人们倾向于引用电动汽车中电池的重量,或者将电池添加到飞机上会增加难以弥补的巨大重量的原因。根据所讨论的燃料类型和电池化学性质,统计数据表明,碳氢化合物燃料的能量密度是当前电池的 50-100 倍。6  

底线:使用碳氢化合物燃料,您可以以更轻的重量获得相同的能量。 

现在,在一艘巨大的集装箱船中,与需要飞上天空的车辆相比,重量的问题要少得多。甚至可以将重量分布在船上,使其在水中更均匀地分布。 

如果一个人正在研究一种会导致大量污染的当前设置,并且增加重量可能不是最大的问题,那么可以说海运可以提供很大的收益。

Fleetzero——一家为海运提供电池供电的初创公司

值得注意的是,Fleetzero 的创始人将关键问题抛在脑后。他们没有尝试在目前最大的船舶上使用电池来代替肮脏的、会产生污染的燃料来发电,而是认识到船舶以它们的方式运行的原因,即能够在一个油箱上环游全球,是因为引领我们走到这一步的创新历史路径。更频繁地停靠在不同港口的小型船舶可以更轻松地使用电池技术供电。7 

与其更换针对化石燃料进行优化的船舶,不如重新思考如何围绕电池技术建造和运营船舶? 

Fleetzero 的创新将包括集装箱大小的电池,可以在船上和船外更换,并在一天中电价较低的时候充电。该公司正在制造这些原型电池,并计划随着时间的推移建造整艘船。客户已经表明了对零碳运输的需求——宜家、巴塔哥尼亚和亚马逊等公司已经在讨论这一点,并制定了到 2040 年完成的时间表。8  

值得注意的是,这种方法将允许电池技术的进一步创新反映在被换入和换出的电池中。随着新能源存储系统获得首要地位,Fleetzero 的系统可以反映并利用这一点。 

储能是未来几十年最令人兴奋的重点领域之一

随着世界对气候变化的关注,因此创造了一种催化剂,以持续关注有效储存能源以供按需使用的不同方式。能源供应几乎是无限的。想象一下,如果我们能够有效地控制并捕获某一天撞击地球的所有太阳能量。挑战在于将其转换为可以在需要时存储和使用的形式。正在探索的技术如此之多,以至于我们确信未来几十年在不可预测的突破方面将非常有趣。专注于储能价值链不同部分的多元化公司,例如WisdomTree 电池价值链和创新基金 (WBAT)中的公司,有可能利用未来几十年取得的一些突破。 

1资料来源:Kersey 等人,“电池成本快速下降加速了全电动区域间集装箱航运的前景”,《自然能源》,第 7 卷,7/22。

2资料来源:Kersey 等人,7/22。

3资料来源:“为什么未来的船舶将依靠电力运行,”英飞凌

。4资料来源:Kersey 等人,7/22。5

资料来源:Kersey 等人,7/22。6

引用一个确切的数字,需要指定一种精确的燃料类型和电池化学成分。这不是我们的重点,但有许多潜在资源可供进一步深入研究

。7资料来源:Peters, Adele,“这家初创公司设计了一艘电动货船穿越海洋,”Fast Company,22  

年 4 月 6 日。8资料来源:彼得斯,22 年 4 月 6 日。

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