大约两年前，桑迪亚国家实验室的研究人员乔普拉特和伦尼克莱班夫开始回答一个不那么简单的问题：建造和运营仅由氢燃料电池提供动力的高速客轮是否可行?答案是肯定的。
该答案的细节在最近的一份报告中，“SF-BREEZE的可行性：零排放，氢燃料电池高速客轮”。SF-BREEZE代表零排放的旧金山湾可再生能源电动船。
“该研究发现，在技术上可以建造一种高速，零排放的氢动力渡轮。我们也相信这可以在完全接受监管的情况下完成，”普拉特说。
“在研究过程中，我们检查了10个主要问题，其中可行性最初未知.SF-BREEZE通过它们全部航行，”Klebanoff补充道。
旧金山红白队的总裁汤姆埃舍尔在他询问是否有可能在他的一艘渡轮上完全取消排放时，首先想到了这个项目。
“这是一个改变游戏规则的人。我们可以消除船上的环境污染，”他说。“这可能会对该国的每个造船厂产生重大影响。”
该项可行性研究由交通部海事管理局资助，由桑迪亚领导，汇集了美国海运局(ABS)，美国海岸警卫队，海军建筑师艾略特湾设计集团，旧金山港以及其他数十家投资者。
“不久前，无污染运输的前景似乎像科幻小说，”海事管理局局长保罗“芯片”Jaenichen说。“今天，通过SF-BREEZE等项目的公私合作，我们正在取得进展，将其变为现实。”
新颖的船设计
氢气动力的渡轮确实存在，但大多数是用于湖泊和河流旅游的较小，较慢的船只。SF-BREEZE研究旨在发现建造一艘大型快速船只在技术上是否可行; 它可以符合海事法规; 它可以在旧金山湾地区已有的交通方式上具有经济竞争力。
该小组制定了概念规范：一艘载有150名乘客的通勤渡轮，每天将以35节(约合每小时39英里)的最高速度行驶四条50英里的往返航线，大约60%的时间。渡轮可以在中午，早上和下午的通勤之间加油。
“以前从未建造过这种船，”Elliott Bay Design Group的项目经理机械工程师Curt Leffers说。“对于给定的功率输出，氢燃料电池比柴油发动机重，因此为船舶实现正确的功率重量比是棘手的。”
对速度的需求促使设计成为稍长的双体船。通过整合燃料电池的支持设备，工程师们能够减轻重量。
为了从燃料电池获得必要的安全支架，设计人员将燃料电池放置在容器的主甲板上的单独隔室中。Leffers解释说，这提供了燃料电池和乘客之间的物理隔离。
该项目支持艾略特湾对环境的承诺。“我非常相信开发环保设计，”Leffers补充道。“这个项目非常棒，因为这是我真正相信的东西。我认为，这艘船可以建造的概念验证对未来的项目非常重要。”
法规和经济学
ABS向委托方发出有条件批准，以验证概念设计是否符合适用的法规和规则，并确定合规方面的任何潜在差距。桑迪亚将他们的评估与美国海岸警卫队的反馈结合起来，没有发现任何监管显示器，并得出结论，一旦产生更详细的“准备建造”设计，从监管角度来看，该船将是可接受的。
“ABS很自豪参与了SF-BREEZE可行性研究，并推进了设计由氢燃料电池单独驱动的高速客轮的独特挑战的研究，”ABS首席技术官Howard Fireman说。“与桑迪亚和项目团队的合作扩展了我们的知识基础和潜在的技术转移，以应对减少环境足迹的挑战。”
氢气渡轮的成本约为现有价格的柴油渡轮的两倍。大部分成本是在燃料电池系统中。
普拉特说：“目前，我们无法通过类似的柴油渡轮实现经济平价。” “但这是一个我们需要进一步探索的问题。从一开始就需要经济平价吗?汽车市场的教训告诉我们可能没有。”
汽车制造商已成功将燃料电池电动汽车推向市场，尽管这些汽车比同类内燃机汽车更昂贵。许多专家预计大规模采用燃料电池电动汽车来降低氢燃料电池的价格。
优化是下一步
下一步是优化容器设计。“我们需要考虑我们开始使用的参数是否适合当今可用的技术，”Pratt说。
Klebanoff和Pratt正在与Red and White Fleet和其他利益相关者合作，正在进行一项优化研究。他们将研究速度和成本与排放之间的权衡以及其他因素。
红白舰队总裁埃舍尔认为SF-BREEZE是海上运输革命的开端。“当这艘船发射时，它将成为种子。当你将种子添加到水中时，它会长大，”他说。“这粒种子可以长成一艘40米长的拖船，一艘70米长的补给船或一艘在西海岸和夏威夷之间交易的300米远洋船。而且这一切都是零污染。
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