تدخل صناعة النقل البحري تدريجياً مرحلة جديدة مع تنامي استخدام سفن شحن كهربائية بدلاً من محركات الديزل التقليدية، في توجه يستهدف خفض الانبعاثات والحد من الأثر البيئي لقطاع يُعد أحد الركائز الأساسية للتجارة العالمية.وتجوب أكثر من 100 ألف سفينة شحن بمختلف أنواعها وأحجامها بحار العالم يوميًا، حاملة المواد الخام والسلع والمنتجات بين الموانئ. ومع امتداد بعض الرحلات لآلاف الأميال البحرية، قد تستغرق سفينة الشحن أكثر من أسبوعين لعبور المحيط الهادئ وحده، ما يجعل التحول من الوقود التقليدي إلى الكهرباء تحديًا تقنيًا كبيرًا.
نوعان من السفن الكهربائية
تشبه منظومة الدفع الكهربائية في السفن إلى حد كبير ما هو موجود في السيارات الكهربائية، وتنقسم حاليًا بصورة أساسية إلى نوعين.
الأول هو السفن الهجينة، التي تجمع بين محرك احتراق داخلي تقليدي ومحركات كهربائية، ويمكن تشغيل النظامين بصورة منفصلة أو بالتوازي لتوفير الدفع وتشغيل الأنظمة المساعدة على متن السفينة.
أما النوع الثاني فهو السفن الكهربائية بالكامل، التي تعتمد على البطاريات مصدرًا وحيدًا للطاقة. وتوفر البطاريات الكهرباء للمحركات الكهربائية المسؤولة عن دفع السفينة، إلى جانب أنظمة الملاحة والمعدات والتجهيزات الأخرى.
كيف تعمل السفينة الكهربائية بالكامل؟
تعتمد السفن الكهربائية بالكامل على حزم كبيرة من البطاريات، غالبًا من نوع أيونات الليثيوم، تُصمم لتوفير الطاقة اللازمة للرحلة مع الاحتفاظ باحتياطي للطوارئ.
وتختلف طريقة تخزين البطاريات وإعادة شحنها من سفينة إلى أخرى.
ومن أبرز الأمثلة “يارا بيركلاند” (Yara Birkeland) في النرويج، التي تخزن بطارياتها في حجرات أسفل سطح السفينة، وتُشحن في المحطات أثناء وجودها في الميناء.
وفي المقابل، تستخدم السفينة الصينية “غرين ووتر 01” (Greenwater 01) بطاريات موضوعة داخل حاويات، بحيث يمكن استبدال الحاويات التي تحتوي على بطاريات مستنفدة بأخرى مشحونة عند توقف السفينة في بعض الموانئ، بدلًا من انتظار اكتمال عملية الشحن. ويتيح هذا النهج تقليص زمن التوقف، خصوصًا في السفن التي تعمل على خطوط قصيرة ومتكررة.
لماذا تتجه الصناعة إلى الكهرباء؟
تتمتع السفن الكهربائية بعدة مزايا مقارنة بالسفن التقليدية التي تعتمد على محركات الاحتراق.
وتتميز المحركات الكهربائية بكفاءة أعلى، ولا سيما على المسارات القصيرة، بينما يؤدي التصميم الأبسط وقلة الأجزاء المتحركة إلى تقليل متطلبات الصيانة وتبسيط عمليات الإصلاح. كما تمنح المحركات الكهربائية قدرة أكبر على التحكم في الدفع والتوجيه، مع مستويات ضوضاء أقل أثناء التشغيل.
أما بيئيًا، فتتيح البطاريات خفض الانبعاثات بصورة كبيرة، أو التخلص من الانبعاثات المباشرة أثناء التشغيل في حالة السفن الكهربائية بالكامل، فضلًا عن تقليل مخاطر تلوث المياه الناجم عن تسرب الوقود والزيوت.
البطاريات تضع حدودًا لحجم السفينة ومدى الإبحار
رغم هذه المزايا، لا تزال تكنولوجيا السفن الكهربائية تواجه قيودًا تحد من قدرتها على منافسة سفن الشحن التقليدية في الرحلات الطويلة. ويأتي حجم الحمولة في مقدمة هذه التحديات. فالسفينة الصينية “Greenwater 01″، التي تعد من أكبر السفن الكهربائية حاليًا، تستوعب نحو 700 وحدة مكافئة لعشرين قدمًا (TEU)، وهي سعة تقل عن تلك التي توفرها حتى أصغر سفن الحاويات التقليدية.
كما يمثل مدى الإبحار تحديًا رئيسيًا بسبب كثافة الطاقة المحدودة للبطاريات مقارنة بالوقود البحري. ويبلغ مدى “Greenwater 01” نحو 621 ميلًا وفق البيانات الواردة في المادة الأصلية.وتواجه السفن الكهربائية أيضًا تحديات مرتبطة بالبنية التحتية، إذ لا تزال مرافق شحن البطاريات ومعداتها محدودة، كما أن بعض أنظمة الشحن غير متوافقة مع بعضها، ما يحد من قدرة السفن على العمل بحرية بين الموانئ المختلفة.
وتضاف إلى ذلك السرعة؛ إذ يبلغ متوسط سرعة سفن الحاويات الكهربائية الحالية نحو 12 ميلًا في الساعة وفق المصدر، وهي سرعة أقل من سرعات سفن الحاويات التقليدية.
هل تحل الكهرباء مشكلة التلوث البحري؟
يرتبط النقل البحري التقليدي بمجموعة من الآثار البيئية، بدءًا من الانبعاثات الناتجة عن حرق الوقود الأحفوري، مرورًا بمياه الصرف، وصولًا إلى مخاطر تسرب النفط والوقود إلى البحار.
ومن هنا، تمثل السفن الكهربائية أحد المسارات التي يجري تطويرها للحد من الأثر البيئي للنقل البحري، خصوصًا في الرحلات الساحلية والداخلية والخطوط القصيرة التي لا تتطلب كميات ضخمة من الطاقة أو مدى إبحار طويل.
لكن تحويل أسطول الشحن العالمي إلى الكهرباء لا يزال بعيدًا عن التطبيق الواسع، بسبب حجم البطاريات المطلوبة للرحلات الطويلة، ووزنها، ووقت الشحن، والبنية التحتية اللازمة، فضلًا عن التكلفة الاقتصادية.
ومع استمرار تطور تقنيات البطاريات وأنظمة الدفع والبنية التحتية للشحن، قد تصبح السفن الكهربائية خيارًا أكثر ملاءمة للرحلات القصيرة والمتوسطة، فيما ستظل الرحلات البحرية الطويلة بحاجة إلى حلول أخرى منخفضة الانبعاثات، إلى جانب الكهرباء.
تابعونا على لينكيد إن Linked-inلمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية.
ربان السفينة الآن على قناة واتساب، اضغط هنا.
