Ученые из Уханьского технологического университета и Центра по исследованию микросетей в Шаосине представили результаты внедрения гибридной энергосистемы в одном из крупнейших портов Китая и мира — Нинбо-Чжоушань. В своей работе они не только описали функционирующую модель, но и фактически задали ориентир для других мировых гаваней, стремящихся к декарбонизации и энергетической устойчивости.
Порт Нинбо-Чжоушань — стратегически важный и один из самых загруженных в мире. Здесь интенсивный грузопоток, высокая плотность причалов и большой парк тяжелой техники. Чтобы обеспечить такую инфраструктуру надежным и экологичным энергоснабжением китайские инженеры с 2021 года начали разрабатывать гибридную энергосистему в рамках национального проекта «Интеграция и применение мультиэнергетических технологий в водном транспорте и портах». В результате в 2024 году была запущена платформа, объединившая 12,5 мегаватта ветроустановок, 3,66 мегаватта солнечных панелей, 3,8 мегаватт-часа накопителей энергии и развитую водородную инфраструктуру. Около половины всей энергии порт теперь получает из возобновляемых источников, а выбросы углекислого газа ежегодно снижаются на 22 тысячи тонн.
В центре всей системы — производство водорода методом щелочного электролиза. Электроэнергия от солнца и ветра используется для расщепления воды на водород и кислород. Полученный водород проходит очистку, достигая концентрации 99,9%, и поступает в многоуровневую систему хранения под давлением от 1,5 до 45 мегапаскалей. В дальнейшем он используется либо для выработки электроэнергии в стационарных топливных элементах, либо для заправки водородной техники. Установка демонстрирует высокую эффективность: электролизер работает с коэффициентом полезного действия 64,5%, топливные элементы — с 58,3%.
В порту активно эксплуатируется водородная техника — тягачи и погрузчики. Тягачи с запасом хода более 350 км и временем заправки 8–12 минут работают в стандартных логистических маршрутах между причалами и складами. Погрузчики функционируют до 10 часов без подзарядки и требуют всего 3–5 минут на дозаправку. В отличие от аккумуляторной техники, водородные машины не требуют длительного простоя, что критично для круглосуточного режима работы порта.
Кроме транспорта, водород используется и для автономной выработки энергии: на территории порта действует электростанция на топливных элементах мощностью 300 киловатт, обеспечивающая электроэнергией и теплом часть инфраструктуры. Совмещение с накопителями энергии позволяет выравнивать пиковые нагрузки и повышать стабильность энергоснабжения.
Система построена по принципу: сначала максимальное использование «зеленой» энергии для собственных нужд, а ее избыток направляется на производство водорода. Таким образом, водород здесь выполняет не только роль топлива, но и ключевой функции балансировки: он позволяет накапливать избыточную генерацию и использовать ее в периоды дефицита. Это решение компенсирует нестабильность ветра и солнца и повышает общую эффективность всей энергосистемы.
Проект уже доказывает свою экономическую эффективность: при инвестициях около 39 млн юаней (примерно 5,4 млн долларов) система ежегодно приносит свыше 4 млн юаней прибыли. Срок окупаемости таким образом должен составить менее 10 лет. Экономия главным образом достигается за счет отказа от дизеля (водородный транспорт дешевле в эксплуатации на 20%) и переработки побочных продуктов, например, кислорода, получаемого при электролизе и востребованного в промышленности и здравоохранении.
Исследователи убеждены, что опыт Нинбо-Чжоушаня может стать прототипом для глобальной трансформации портовой инфраструктуры. Однако для масштабного внедрения подобных систем необходимы не только технологические решения, но и политическая поддержка и международное сотрудничество.
