낮은 배출과 더불어 에너지 소비를 줄일 것으로 예상하는 청정 수소 전력이 새로운 연료 전지 기술이 완료되는 2015년 호놀룰루의 항만에 배치될 예정이다. 이는 전 세계 항만의 상용 기술을 이끌 가능성을 제시했다.

작년의 연구에 뒤이은 이들의 연구 및 분석은 부두나 정박선에 보조 동력을 제공하는 수소 연료 전지의 가능성을 확인했다.

샌디아 국립 연구소의 수소 연구진은 이 후속 프로젝트를 위해, 여러 협력업체와 함께 연구를 수행했다. 이 결과, 이들은 휴대용, 자족 수소 연료 전지를 개발했으며, 이것은 바지선(운하, 강 등에서 사람이나 화물을 싣고 다니는, 바닥이 납작한 배)이나 선창 위, 또는 전력 공급이 필요한 어느 곳이든 운반할 수 있도록 설계되었다.

미국에서 항만은 물과 공기 오염의 주요 원인으로 인식되었지만, 최근까지 상대적으로 그 규제가 엄격하지 않았다. 항만 시설의 확대와 그것이 환경에 미치는 영향이 최근 더욱 명백해지면서, 항만 관리자는 여러 규제에 직면하게 되었다. 따라서 많은 항만이 지속 가능한 목표를 제정하거나, 또는 친환경 경영을 내세웠으며, 이는 바로 연료 전지와 연결되었다. “아무도 이러한 목표를 위한 장비를 구축하지 못했다”고 샌디아 국립 연구소의 Joe Pratt가 말했다. 이 장비는 20피트 길이의 선적 컨테이너 내부에 맞게 제작되었으며, 네 개의 30킬로와트 연료 전지와 수소 저장 시스템, 그리고 전력 변환 장비로 구성되어 있다.

이 시스템은 샌디아 연구소의 협력체 중 하나이자, 하와이 섬들을 통해 물건을 선적하는 주요 항만 회사인 영브라더스사에 전달되었다. 현재 여러 세부 사항들이 조정되고, 2014년 중반까지 그 설계가 완료될 예정이다. 제작이 완료되고, 영브라더스가 진행하는 운영자 교육이 끝나면, 이 장비는 2015년 초쯤 항만에 배치될 예정이다.

영브라더스사는 이 프로젝트의 경제적 이득과 환경에 강한 흥미를 보이는 운송 회사이다. 이 하와이 프로젝트는 미국 에너지부 산하의 에너지 효율 및 재생 에너지(EERE) 부서와 미국 해양 관리국(MARAD)의 지원을 받고 있다. 2013년 다양한 항만에 관한 연구를 수행한 후, 샌디아 연구진은 영브라더스사의 선박 작업을 좀 더 자세하게 분석했다.

다른 많은 사업체처럼, 이 회사는 디젤 엔진 발전기를 사용하여 냉동 컨테이너에 전력을 공급한다. “우리는 그들의 디젤 엔진과 연료 전지의 효율성을 비교하였고, 다양한 전력 수준에서 그것의 에너지 효율성을 연구했다. 그리고 디젤 엔진을 연료 전지 구동으로 변환할 경우의 절감과 배출량을 예상하였다”고 Pratt가 말했다. 분석 결과, 이 발전기가 최대 전력량 미만을 생산하는 경우, 연료 전지의 효율성은 연소 기관의 그것보다 높다는 것을 보여주었다.

이 연구에는 몇 가지 가정(수소의 구매 가격 등)을 담고 있지만, 영브라더스사는 디젤 엔진을 연료 전지로 전환할 경우, 배출을 낮추면서도 연료와 에너지를 절감할 수 있다고 확신했다. 유망한 연구 결과와 초기 운영자로서, 연료전지 시스템을 6개월 동안 운영한 영브라더스의 노력에 힘입어, EERE와 MARAD는 이들을 지원하기로 했다.

이 프로젝트의 다른 협력체로는 유닛의 프로토타입을 구축, 설계하고, 연료 전지를 공급한 하이드로제니스(Hydrogenics Corp.), 그리고 수소 공급 문제에 도움을 준 하와이 자연 에너지 연구소 등이 있다. 또한, 미국 해안 경비대와 그에 따른 하와이 지역 사무소, 그리고 미국 선급협회 등이 이 연구에 도움을 주었다. 이러한 조직은 프로토타입의 설계와 운영에 규제 권한을 가지고 있으며, 해양 환경에서의 수소와 연료 전지에 대한 공식 규정 개발을 지원하는 방법으로써 이 프로젝트를 지켜보았다. 미국 에너지부 산하 수소 안전 검토 위원회와 함께, 연구진은 이 계획의 운영 및 설계의 안정적인 측면을 검토할 것이다.

이 프로젝트의 관리적 측면 이외에도, 샌디아 연구소는 수소 연료 전지의 기술적 지식을 제공했다. 특히, 기술 기준과 시스템 설계, 안전 시스템, 자료수집, 운영 분석, 그리고 사업적인 측면에서도 도움을 주었다. 6개월간의 연료 전지 시스템 탑재 후, 연구진은 다른 항만의 사업에 필요한, 프로젝트의 성공과 도전, 그리고 운영 및 비용 매개변수 등을 분석할 예정이라고 Pratt가 말했다. 장기적인 목표는 상용화를 위한 준비된 기술을 개발하고, 이를 다른 항만에도 광범위하게 사용하는 것이다. 연구진은 연료 전지 설계 및 강한 시장의 필요성을 느꼈으며, 항만뿐만이 아니라, 전력 제반 시설에 접근하지 못하는 사용자에게 전력을 공급하기 위한 응용에도 이 기술을 적용할 예정이다.

(그림) 샌디아 국립 연구소가 주도하고, 현재 그 설계 단계에 있는 새로운 연료 전지 프로젝트는 휴대하기가 간편하여, 자체적으로 수소 연료 전지를 담고 있는 것이 특징이다. 일단 완공이 끝나면, 이것은 하와이 섬들을 통해 물건을 선적하는 항만 회사 중 하나이자, 이 프로젝트의 협력체인 영브라더스사(Young Brothers,Ltd.)에 의해 호놀룰루의 항만에 배치될 예정이다.