نحوه کار کردن کشتی‌های حمل و نقل الکتریکی: درون بسته باتری‌هایی که کشتی‌های دیزلی را جایگزین می‌کند

کشتی‌های حمل و نقل الکتریکی بر اساس همان اصل اساسی ماشین الکتریکی کار می‌کنند: باتری‌های بزرگ انرژی را ذخیره کرده و آن را به موتورهای الکتریکی منتقل می‌کنند که پروانه یا دافع را می‌چرخانند، بدون موتور دیزل در طول عملکرد معمول. این تکنولوجیا از یک قایق نمونه نروژی یک دهه پیش به برنامج‌های خریداری در سطح ناوگان در اسکاتلند تکامل یافته است، با تأیید شورای هایلند در 2 اکتبر 2026 که رسماً مناقصه را برای یک کشتی الکتریکی جدید برای جایگزینی کشتی کرن در دریاچه Linn آغاز کرده است، طبق اعلام شورا.

نحوه عملکرد سیستم دفع

نمونه مرجع برای این فناوری، MF Ampere است، که توسط حوض‌ساز نروژی Fjellstrand ساخته شده و در اکتبر 2014 برای اپراتور Norled تحویل داده شد، که در مایو 2015 خدمات تجاری را آغاز کرد به عنوان اولین کاتاماران ماشین و مسافری الکتریکی کاملاً در جهان، طبق Ship Technology. این کاتاماران آلومینیومی ۸۰ متری می‌تواند تا ۳۶۰ مسافر و ۱۲۰ خودرو را در ۵/۷ کیلومتر عبور از Sognefjord حمل کند و حدود ۳۴ سفر در روز را با سرعت کروز ۱۰ گره انجام دهد.

دو موتور الکتریکی Ampere، هر یک با توان ۴۵۰ کیلووات، توسط بسته باتری یون‌لیتیومی ۱۰۰۰ کیلووات‌ساعت که حدود ۱۰ تن وزن دارد، تامین انرژی می‌شود، طبق Ship Technology. یک موتور دوچرخه‌های Rolls-Royce Azipull را که با پروانه‌ای کنترل‌شده و تغییرپذیر مجهز است، راهبری می‌کند، که به کشتی امکان مانور دادن بدون یک سکان جدا شده را می‌دهد. زیرا دوچرخه‌ها می‌توانند بچرخند، همین سیستم هم دفع و هم هدایت را مدیریت می‌کند.

باتری‌ها در طول حدود ده دقیقه‌ای که طول می‌کشد تا ماشین‌ها در هر اسکله بارگیری و تخلیه شوند، دوباره شارژ می‌شوند. Siemens Energy، که بسته دفع را تامین کرده بود، گفت که شبکه برق محلی خیلی ضعیف است تا چنین میزان انرژی را در چنین پنجره زمانی کوتاهی تامین کند، بنابراین Norled و Siemens باتری‌های ذخیره‌سازی موقت را در هر ایستگاه ساحلی نصب کردند - واحدهای ۲۶۰ کیلووات‌ساعت که از شبکه برق آبی شارژ می‌شوند و به سرعت در حین توقف انرژی را به باتری‌های روی کشتی تخلیه می‌کنند.

چرا اپراتورها از دیزل دور می‌شوند

Siemens Energy گفت که مدل Ampere هزینه سوخت را تا ۶۰ درصد در مقایسه با کشتی حمل و نقل دیزل معادل کاهش می‌دهد و که ترکیب باتری هیبریدی روی سایر کشتی‌ها تا ۹۰ درصد در مصرف سوخت، انتشار‌ها و هزینه‌های عملیاتی صرفه جویی کرده است. شرکت به یک مورد جداگانه اشاره کرد، Bastø Electric، که آن را بزرگ‌ترین کشتی حمل و نقل ماشین الکتریکی کاملاً در جهان توصیف کرد و گفت که انتشار CO₂ را ۷۵ درصد در سال ۲۰۲۲ کاهش داده است. همچنین به مطالعه Siemens Energy/Bellona اشاره کرد که برآورد می‌کند برق‌کردن کامل ناوگان کشتی‌های حمل و نقل در چندین کشور اروپایی می‌تواند انتشار‌ها را در آن ناوگان‌ها تقریباً نصف کند، صرفه‌جویی تخمینی ۸۰۰۰۰۰ تن CO₂ سالانه با استفاده از فناوری در حال حاضر دستیاب.

حمل و نقل دریایی به طور کلی حدود ۳ درصد از انتشار گازهای گلخانه‌ای جهانی را تولید می‌کند، و Siemens Energy توجه داشت که ۸۱ درصد از حدود ۹۱۰۰۰ کشتی در ناوگان جهانی کشتی‌های کوچک یا متوسط‌اندازه هستند - دسته‌ای که اکثر این کشتی‌های حمل و نقل در آن جای می‌گیرند و بخشی که در آن دفع باتری الکتریکی از نظر فنی و اقتصادی امکان‌پذیر تلقی می‌شود با توجه به مسیرهای کوتاه و ثابت و پنجره‌های شارژ قابل‌پیش‌بینی.

استقرار ناوگان اسکاتلند

رویکرد Ampere پس از آن به برنامه خریداری در سطح ناوگان مقیاس‌بندی شده است. Caledonian Maritime Assets Ltd (CMAL)، نهادی که مالک کشتی‌ها و زیرساخت‌های بندری برای شبکه کشتی‌های حمل و نقل دولتی اسکاتلند است، برنامه جایگزینی کشتی‌های کوچک را اداره می‌کند که شامل هفت کشتی حمل و نقل الکتریکی اولیه ۵۰ متری برای مسیرهای ساحل غربی از جمله Colintraive–Rhubodach، Lochaline–Fishnish و Iona–Fionnphort است، با سه کشتی دیگری برای فاز دوم برنامه‌ریزی شده، طبق انتشار صنعت Riviera Maritime Media، که به حوض‌سازی اشاره کرد که کشتی‌ها را می‌سازد.

هر یک از این کشتی‌های حمل و نقل با ظرفیت باتری نزدیک به ۶ مگاواط‌ساعت با استفاده از سلول‌های Corvus نیکل-کبالت-آلومینیوم ساخته می‌شود، که Riviera Maritime Media گزارش کرد ۳۰ درصد سبک‌تر از باتری‌های فسفات‌آهن‌لیتی��می با ظرفیت معادل هستند - عامل مهمی که محدودیت‌های وزن روی کشتی‌های کوچک داده شده. CMAL گفت که قایق‌ها برای عملکرد تا ۱۴ ساعت در روز و شارژ کامل بیشتر شب در کمتر از ۱۰ ساعت طراحی شده‌اند؛ تحویل‌ها از سه ماه سوم سال ۲۰۲۷ تا سه ماه اول سال ۲۰۲۹ برنامه‌ریزی شده است. CMAL در حال حاضر ۱۷ کشتی کوچک را روی ساحل غربی اداره می‌کند، بسیاری از آنها نزدیک به پایان عمر مفید خود هستند، علاوه بر سه کشتی حمل و نقل هیبریدی دیزل-الکتریکی موجود بین سال‌های ۲۰۱۲ و ۲۰۱۶ ساخته شده.

جایگزینی کشتی کرن

عبور کرن، یکی از مشغول‌ترین مسیرهای کشتی تک‌کشتی اسکاتلند، در حال حاضر توسط MV Corran که از سال ۲۰۰۱ فعالیت داشته است، خدمات می‌رسد، طبق STV. شورای هایلند گفت که پروژه جایگزینی با ۵۸ میلیون پوند از معامله Inverness and Highland City-Region Deal ممول است، که از ۲۸ میلیون پوند از دولت اسکاتلند که برای خود کشتی حمل و نقل الکتریکی جدید اختصاص داده شده، ۲۰ میلیون پوند از دولت بریتانیا و ۱۰ میلیون پوند از شورای هایلند برای کارهای ساحلی مثل سرسره‌ها و زیرساخت‌های شارژ تشکیل شده است.

در همکاری با CMAL، که تخصص فنی و پشتیبانی خریداری را فراهم می‌کند، شورا مناقصه کشتی واحد را در ۲ اکتبر ۲۰۲۶ آغاز کرد. شورا گفت که انتظار می‌رود قرارداد ساخت را در مارس ۲۰۲۷ اعطا کند، با تکمیل زیرساخت ساحلی در ژوئن ۲۰۲۷ و نصب و راه‌اندازی تجهیزات شارژ ساحلی تا سپتامبر ۲۰۲۸، پیش از ورود کشتی جدید به خدمات در اوایل ۲۰۲۹. کشتی جدید یک طراحی roll-on/roll-off خواهد بود، ساخته شده طبق مشخصات استاندارد شده که در برنامه جایگزینی کشتی‌های کوچک CMAL استفاده می‌شود. STV گزارش داد که MV Corran موجود به عنوان کشتی امداد نگاه داشته خواهد شد پس از اینکه کشتی حمل و نقل الکتریکی جدید مسیر را به دست بگیرد.

آنچه هنوز فناوری را محدود می‌کند

مواد Siemens Energy و گزارش Riviera هر دو به همان محدودیت‌های زیرین اشاره می‌کنند: وزن باتری نسبت به ظرفیت حمل کشتی، قدرت شبکه برق محلی در نقاط شارژ، و نیاز به نوبت‌های بسیار سریع تا کشتی‌های حمل و نقل در چند دقیقه‌ای که بارگیری مسافرین و ماشین‌ها را صرف می‌کنند دوباره شارژ شوند. این عوامل توضیح می‌دهند چرا دفع باتری الکتریکی تا کنون عمدتاً روی مسیرهای کوتاه و ثابت با برنامه‌های قابل‌پیش‌بینی - مثل عبور فیوردها و پیوندهای بین‌جزایر - به جای سفرهای طولانی دریای باز استقرار یافته است.