Bränslecellen till sjöss : Vad anser rederierna?

Kalmar Maritime Academy

Sjöingenjörsprogrammet

Bränslecellen till sjöss 

Vad anser rederierna? 

Jonas Nilsson 

Examensarbete, 7.5 ETC Handledare: Ulf Landgren Högskolan i Kalmar Sjöfartshögskolan

Förord 

Jag vill tacka mina vänner och kollegor som har ställt upp som bollplank och försökskaniner i utformningen och testandet av enkäten, samt hjälpt mig med korrekturläsningen.

Slutligen vill jag också tacka min handledare Ulf Landgren för sitt stora engagemang och intresse under hela undersökningen. Hans insats har varit ovärderlig.

_____________________

Jonas Nilsson Kalmar, Vårterminen 2008

HÖGSKOLAN I KALMAR  

Sjöfartshögskolan 

Utbildningsprogram: Sjöingenjörsprogrammet

Arbetets art: Examensarbete, 7.5 ETC

Titel: Bränslecellen till sjöss: Vad anser rederierna?

Författare: Jonas Nilsson

Handledare: Ulf Landgren

ABSTRAKT  

Syftet med studien var att undersöka rederiernas syn på bränslecellen och framförallt försöka avgöra förutsättningarna för när bränslecellen kan få sitt genombrott till sjöss.

Datainsamlingen skedde med en internationellt distribuerad enkät i elektroniskt format. Urvalet bestämdes till att omfatta de fem största rederierna i de tjugo största flaggstaterna och även de fem största svenska rederierna.

Svarsfrekvensen blev tyvärr för låg för att möjliggöra några säkra slutsatser. Resultatet tyder ändå på att sjöfartsnäringen inte är beredda att betala mer för en bränslecell än för ett konventionellt system. Därför kommer ett genombrott troligen inte att ske utan ökade miljöavgifter, införsel av handel med utsläppsrätter eller drastiskt höjda bränslepriser.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UNIVERSITY of KALMAR  

Kalmar Maritime Academy 

Degree course: Marine Engineering

Level: Diploma Thesis, 7.5 ETC

Title: Bränslecellen till sjöss: Vad anser rederierna?

Author: Jonas Nilsson

Supervisor: Ulf Landgren

ABSTRACT  

The purpose with this thesis was to investigate the prospects of the fuel cell technology within the shipping industry and also to evaluate when the fuel cell could get a breakthrough in shipping.

The data was collected via an internationally distributed questionnaire. The selection of shipping companies for the survey consisted of the five largest shipping companies in the twenty largest maritime countries. The five largest Swedish shipping companies were also included.

The number of answers was unfortunately too low to be able to deduce any reliable conclusions. The results still indicate that shipping companies are not interested in paying more for a fuel cell than for a more conventional system. Because of this there will probably not be a breakthrough for the fuel cell, until there is an increase in environmental fees, a trade with emissions or drastically higher fuel prices.

 

 

 

 

 

 

 

 

Innehållsförteckning 

1. INLEDNING ... 1  1.1 PROBLEMFORMULERING ... 1  1.2 SYFTE ... 2  1.3 AVGRÄNSNING ... 2  1.4 UPPSATSENS DISPOSITION ... 2  2. METOD ... 3  2.1 VETENSKAPLIGA SYNSÄTT ... 3  2.1.1 Hermeneutik ... 3  2.1.2 Positivism ... 3  2.1.3 Val av synsätt... 4  2.2 ANGREPPSSÄTT ... 4  2.2.1 Val av angreppssätt ... 4  2.3 UNDERSÖKNINGSMETOD ... 5  2.3.1 Val av undersökningsmetod ... 5  2.4 UNDERSÖKNINGSTYPER ... 5  2.4.1 Explorativ ... 5  2.4.2 Deskriptiv ... 6  2.4.3 Explanativ ... 6  2.4.4 Val av undersökningstyp ... 6  2.4.4.1 Urval ... 6  2.4.4.2 Tillförlitlighet ... 6  3. TEORETISK REFERENSRAM ... 7  3.1 SOLID OXID FUEL CELL (SOFC) ... 7  3.1.1 Kemisk reaktion ... 7  3.1.2 Tryckets inverkan ... 8  3.1.3 Temperaturens inverkan ... 8  3.1.4 Design ... 8  3.1.4.1 Flat Planar ... 8  3.1.4.2 Monolithic Design ... 9  3.1.4.3 Tubular Design ... 9 

3.2 EXEMPEL PÅ ETT SOFC/GT‐SYSTEM ... 9 

3.3 REGLERING OCH STYRNING ... 10  3.3.1 Spänningsreglering ... 10  3.3.2 Effektreglering ... 10  3.4 BRÄNSLE ... 11  3.4.1 Naturgas ... 11  3.4.2 Gasol ... 11  3.4.3 Metanol ... 11  3.5 TERMODYNAMISK VERKNINGSGRAD ... 12  3.6 BRÄNSLECYKELANALYS ... 13  3.7 KOSTNADSJÄMFÖRELSE ... 14   

4. EMPIRI ... 15  4.1.1 Reliabilitet ... 15  4.1.1.1 Kongruens ... 15  4.1.1.2 Precision ... 15  4.1.1.3 Objektivitet ... 15  4.1.1.4 Konstans ... 15  4.1.2 Validitet ... 15  4.2 EXTERNT BORTFALL ... 16  4.3 INTERNT BORTFALL ... 16  4.4 RESULTAT ... 16  4.4.1 What kind of ships are you operating? ... 17  4.4.2 Are you involved in a fuel cell project? ... 17  4.4.3 What do you think the fuel cell is suitable for? ... 17  4.4.4 Which fuel cell technology could be an option at sea? ... 18  4.4.5 Which fuel is the most suitable for use in a fuel cell aboard a ship? ... 18  4.4.6 How long time will it take the FC to get a breakthrough in shipping? ... 18  4.4.7 Which are the greatest disadvantages with the fuel cell? ... 19  4.4.8 Wich are the greatest advantages with the fuel cell? ... 19  4.4.9 If the fuel cell is installed as an auxiliary engine,     how much are you prepared to pay for the electricity? ... 20  4.4.10 How much are you paying today for the electricity used in your ships? ... 20  4.4.11 What price will one barrel of crude oil reach in 10 years? ... 21  4.4.12 For how long time will there be a supply of fuel oil? ... 21  4.3.13 What could in your opinion be done to reach a zero emission shipping industry? ... 21  5. ANALYS ... 22  6. SLUTSATS ... 23  6.1 REKOMMENDATIONER ... 23  6.2 FÖRSLAG PÅ FORTSATT FORSKNING ... 23  7. KÄLLFÖRTECKNING ... 24  7.1 LITTERATUR ... 24  7.2 ELEKTRONISKA KÄLLOR ... 24    

Bilagor 

BILAGA A: FÖLJEBREV ... 25  BILAGA B: ENKÄT ... 26         

Figurförteckning 

FIGUR 1.1 APPLIKATION OCH TYP ... 2 

FIGUR 3.1 KEMISK REAKTION I EN SOFC. ... 7 

FIGUR 3.2 SOFC/GT‐SYSTEM ... 9 

FIGUR 3.3 SIEMENS WESTINGHOUSE 300 KW ... 10 

FIGUR 3.4 EFFEKTREGLERING ... 10  FIGUR 3.5 BRÄNSLECYKELANALYS ... 13  FIGUR 3.6 JÄMFÖRELSE MOT GASTURBIN ... 13  FIGUR 4.1 ANTALET SVAR UPPDELAT PÅ FLAGGSTATER. ... 16  FIGUR 4.2 SVAREN FÖRDELAT PÅ TYP AV FARTYG ... 17  FIGUR 4.3 ANDELEN REDERI INVOLVERADE I ETT BRÄNSLECELLSPROJEKT ... 17  FIGUR 4.4 LÄMPLIG APPLIKATION FÖR BRÄNSLECELLEN ... 17  FIGUR 4.5 LÄMPLIG BRÄNSLECELLSTEKNIK TILL SJÖSS ... 18  FIGUR 4.6 LÄMPLIGT VAL AV BRÄNSLE ... 18  FIGUR 4.9 TIDPUNKT FÖR BRÄNSLECELLENS GENOMBROTT TILL SJÖSS ... 18  FIGUR 4.7 NACKDELAR MED BRÄNSLECELLEN ... 19  FIGUR 4.8 FÖRDELAR MED BRÄNSLECELLEN ... 19 

FIGUR 4.10 REDERIERNAS BETALNINGSVILJA PER KWH PRODUCERAD ELEKTRICITET FRÅN BRÄNSLECELLER ... 20 

FIGUR 4.11 REDERIERNAS NUVARANDE KOSTNAD PER PRODUCERAD KWH ... 20 

FIGUR 4.12 OLJEPRISETS UTVECKLING ... 21 

1. Inledning 

Avsikten med den här uppsatsen är att undersöka hur delar av sjöfartsnäringen ser på bränslecellen, samt några av de faktorer som påverkar om det blir ett genomslag av bränslecellsteknologin till sjöss.

Sjöfarten står inför flera stora utmaningar som kommer att påverka driften av fartygen och därmed också rederiernas utgifter. Kraven på sjöfartsnäringen att minska sina skadliga utsläpp kommer sannolikt att fortsätta öka från både myndigheter och befraktare.

I dokumentären A Crude Awakening – The Oil Crash från november 2007 kan man också se hur efterfrågan på oljeprodukter ökar för varje år, medan experter pekar på att även den arabiska oljeproduktionen kan ha nått sin topp. Detta kommer troligen driva upp bunkerpriserna till allt högre nivåer.

För att lösa dessa problem kommer det att krävas stora omställningar inom sjöfarten. Det kan innebära allt ifrån att anpassa befintlig teknik till alternativa bränslen eller genom att införa ny teknologi. Vilka lösningar som går segrande ur den striden beror i stort på vilka teknologiska framsteg som görs och hur ekonomiska alternativen blir.

En teknologi som kan komma ifråga är bränslecellen som är på stark frammarsch efter att länge varit relativt okänd. De används redan för många tillämpningar. På grund av låg ljudvolym, inga vibrationer och få rörliga delar finns de inom militären, samt civilt som elförsörjning på geografiskt avlägsna platser. För sina låga eller obefintliga utsläpp av kväveoxider, svaveloxider och partiklar är de även populära i stadsbussar.

Det finns en mängd forskning om bränsleceller, men den allra intressantaste är FellowShip – Fuel Cells for Low Emission Ships som initierades 2003 av Det Norske Veritas. Den gruppen består av Aker Kvaerner Process & Automation Systems, numera Wärtsilä Automation Norway, Eidesvik Offshore, MTU CFC Solutions, Vik-Sandvik, Wallenius Marine och Wärtsilä Corporation. Gruppens målsättning är att ta ett helhetsgrepp genom att både utveckla och bygga färdiga bränslecellslösningar. De är nu inne i andra steget av undersökningen som innebär att under 2008 installera en bränslecell (MCFC) på 330 kW i ett av Eidesviks nybyggen.1

Jag har varit i kontakt med Tomas Tronstad som är chefsingenjör på DNV Research & Innovation, men tyvärr är rapporterna från undersökningen endast tillgängliga internt. Däremot har jag både kunnat ställa frågor och läsa tidigare allmänt publicerade artiklar. Därför återkommer jag senare i arbetet med referenser till den här undersökningen.

1.1 Problemformulering 

Intresset för grön teknik har accelererat kraftigt samtidigt som bränslecellerna börjar nå en mer kommersiell mognad. Men hur ser egentligen sjöfartsnäringen på att installera bränsleceller i fartygen. Finns där en medvetenhet och kunskap om teknologin?

I egenskap av tekniker finns det också ett intresse av att förstå hur bränslecellen ska användas på ett fartyg och hur ett sådant system fungerar? Vilka komponenter används och hur styrs den? Vilka bränslen kan användas och är det ekonomiskt möjligt att övergå till bränsleceller?

1 _{T Tronstad, Developing fuel cell systems for ship use, Scandinavian Shipping Gazette, 2006, åtkomst 15 februari}

1.2 Syfte 

Syftet med den här uppsatsen kan delas upp i två delar. Första delen går ut på att undersöka hur rederierna ser på användandet av bränsleceller i fartygen. Intresset här riktar sig framförallt mot tidsaspekten för ett genombrott av bränslecellsteknologin. Därför blir det även extra viktigt att analysera om rederierna är beredda att betala extra för miljöaspekten, men också hur de ser på utvecklingen av priset och tillgången på olja.

Andra delen riktar sig istället mot att skapa en djupare förståelse för hur bränslecellen fungerar och kan användas. En allmän genomgång ges därför i den teoretiska referensramen.

Även om det pågår många forskningsprojekt om bränsleceller, så finns det inte så mycket vetskap om hur sjöfartsnäringen ser på teknologin. Därför anser jag att uppsatsens syfte är relevant. Dessutom hoppas jag också att uppsatsen ska bidra med att sprida kunskap om bränslecellerna och vara till nytta för framtida studenter och kollegor.

1.3 Avgränsning 

Det finns en uppsjö av applikationer för bränsleceller som varierar från små enheter för att ersätta batterier i elektroniska prylar till stora kraftverk. Men eftersom effektbehovet i ett fartyg är högt lämnar det i princip bara två alternativ, nämligen bränsleceller av typen molten carbonate fuel cells (MCFC) och solid oxid fuel cells (SOFC).2

Båda teknologierna arbetar under höga temperaturer och har många likheter. Men eftersom bränsleceller av typen solid oxid fuel cells har ett något större effektområde blir avgränsningen att enbart fokusera på dessa.3

1.4 Uppsatsens disposition 

Efter min inledning med problemformulering och syfte kommer ett kapitel med metoddiskussion och sedan den teoretiska referensramen som är basen i mitt arbete. Tillsammans med en presentation av empirin och en analys av insamlad data är detta tänkt att avslutningsvis leda till ett antal slutsatser där frågeställningarna från inledningen knyts samman.

2 _{A Avadikyan, P Cohendet & J-A Héraud, The Economic Dynamics of Fuel Cell Technologies, Springer-Verlag,}

Berlin, 2003, s. 64.

3 _ibid.

Figur 1.1 Applikation och typ

2. Metod 

I det här kapitlet avser jag att förklara mina vetenskapliga ställningstaganden. Fokus kommer att ligga på den metod som är relevant för studien, medan övrig metod endast behandlas i begränsad omfattning.

2.1 Vetenskapliga synsätt 

Det finns ett stort antal olika forskningstraditioner, som kännetecknas mer av det sätt man

forskar på än av det objekt man forskar om.4 De två allra vanligaste är hermeneutiken och

positivismen.

2.1.1 Hermeneutik 

Hermeneutiken var under 1600- och 1700-talet en metod för tolkning av bibeltexter. Man började senare tillämpa dessa metoder för att tolka även icke religiösa texter. Under 1800-talet strävade man efter att utveckla hermeneutiken till en allmän metodologi för humanvetenskapen.5 Detta synsätt betonar betydelsen av tolkning och förståelse. Traditionen hävdar att vi når den bästa och riktigaste kunskapen om en människas handlingar om vi försöker sätta oss i hennes ställe och inifrån känna och förstå hennes handlande.6

2.1.2 Positivism 

Positivismen har sina rötter i en empirisk-naturvetenskaplig tradition.7 I denna strävar man efter allmänna, mer eller mindre universellt giltiga lagar.8 Forskarens person, politiska, religiösa och känslomässiga läggning ska inte på något sätt kunna påverka forskningsresultatet.9

Detta synsätt kännetecknas av: • Kvantifiering

• Formalisering av begrepp och teorier • Objektiva metoder och tekniker

• Empiriska observationer för att avgöra teorins hållbarhet10

 

4 _{KE Rosengren & P Arvidson, Sociologisk metodik, fjärde upplagan, Almqvist & Wiksell, Stockholm, 1992, s. 4.} 5 _{R Patel & B Davidson, Forskningsmetodikens grunder, tredje upplagan, Studentlitteratur, Lund, 2003, s. 28.} 6 _{Rosengren & Arvidson, s. 9.}

7 _{Patel & Davidson, s. 26.} 8 _{Rosengren & Arvidson, s. 7.} 9 _{Patel & Davidson, s. 27.} 10 _{Rosengren & Arvidson, s. 6.}

2.1.3 Val av synsätt 

Ett sätt att välja mellan dessa båda synsätt är att studera nedanstående grundantaganden. Om man i hög grad anammar dessa har man en objektivistisk vetenskapssyn (positivismen), medan den är mer subjektivistisk (hermeneutiken) om man avvisar dem.11

• Det finns en verklighet oberoende av våra föreställningar om den

• Verkligheten utmärks av regelmässighet där händelser och förlopp följer ett mönster • Vi kan genom studier av verkligheten nå kunskap om den12

Eftersom min syn på vetenskapen och samhället är starkt naturvetenskaplig och att jag också anammar dessa grundantaganden, kommer en positivistisk hållning att genomsyra mitt arbete. Den största risken med mitt val är troligen att mina egna värderingar kan påverka enkätfrågorna. Dessa kan sedan i sin tur tolkas olika av de svarande. Detta till trots, är det min avsikt att försöka presentera den här studien på ett så objektivt sätt som möjligt.

2.2 Angreppssätt 

Inom forskningen finns det i huvudsak två olika angreppssätt för att lösa ett problem och dra en slutsats, deduktiv och induktiv. Deduktion är att genom teorier härleda sig fram till kunskap. Induktionen söker regelbundenheter i en rad händelser och antar att denna regelbundenhet ska hålla i sig.13

”Induktion hör hemma i empirin, medan deduktion tillhör det teoretiska forskningsarbetets område. De två vägarna att nå kunskap är olika, men hänger likväl ihop. Deduktion är inte möjlig om vi inte har en teori att härleda ur, och den teorin är på ett eller annat sätt ett resultat av induktivt dragna slutsatser av verkligheten.”14

2.2.1 Val av angreppssätt 

Jag har valt ett abduktivt angreppssätt som är en kombination av deduktion och induktion. Jag kommer att induktivt studera empirin efter mönster och regelbundenheter för att sedan deduktivt analysera litteraturen och på så sätt förfina slutsatserna. Denna rörelse från teori till empiri och tillbaka igen, är i själva verket en mycket vanlig och naturlig process.15

 

11 _{Rosengren & Arvidson, s. 4.} 12 _{ibid., s. 2.}

13 _{ibid., s. 23.} 14 _ibid. 15 _ibid.

2.3 Undersökningsmetod 

Inom forskningen finns två motpoler vad gäller undersökningsmetod. Den ena är kvantitativ och den andra kvalitativ. Beteckningarna syftar på hur man väljer att generera, bearbeta och analysera den information man har samlat in.16

Något förenklat kan man säga att om man vill ha svar på frågor som ”Var? Hur? Vilka är skillnaderna? Vilka är relationerna?”, så bör statistiska bearbetnings- och analysmetoder användas (kvantitativ metod). Om problemet däremot handlar om att förstå eller om man vill ha svar på frågor som ”Vad är detta? Vilka är dem underliggande mönstren?”, så bör verbala analysmetoder användas (kvalitativ metod).17

2.3.1 Val av undersökningsmetod 

Eftersom syftet är att undersöka hur sjöfartsnäringen ser på bränslecellsteknologin är det passande med en kvantitativ metod. Eftersom den kvantitativa metoden dessutom innebär en mätning i samband med datainsamlingen och en statistisk bearbetning går den väl ihop med en positivistisk hållning.

2.4 Undersökningstyper 

Med utgångspunkt i den kunskap man har (eller anser sig ha) formuleras undersökningens huvudfråga, som i sin tur pekar ut den slags kunskap man vill uppnå. Detta leder vanligtvis till ett val mellan tre olika nivåer av kunskap.18

2.4.1 Explorativ 

I den explorativa undersökningstypen har man endast vaga kunskaper, vilket gör att datainsamlingen blir sökande till sin karaktär. De tekniker som kommer ifråga är ofta observation, samtalsintervjuer och liknande.19

Det är här särskilt viktigt att på alla sätt vara öppen och obunden i sitt förhållande till det som studeras.20

 

16 _{Patel & Davidson, s. 14.} 17 _{Rosengren & Arvidson, s. 14.} 18 _{ibid., s. 89.}

19 _{ibid., s. 90.} 20 _ibid.

2.4.2 Deskriptiv 

I en deskriptiv eller beskrivande undersökning söker man efter förekomsten, omfattningen och utbredningen av ett fenomen.21

Valet och urvalet av de enheter som undersöks måste göras så att de studerade individerna blir representativa för den population som man har i åtanke. Det blir därigenom möjligt att generalisera från stickprovet till den population man egentligen vill få kunskap om.22

Datainsamlingen i en beskrivande undersökning blir ofta en form av frågeundersökning med intervju eller enkät.23

2.4.3 Explanativ 

På den tredje kunskapsnivån känner man till fenomenets egenskaper och dess utbredning i samhället. Då väljer man istället att söka kunskap om vad som orsakade fenomenet.24

Den undersökningsform som är vanligast vid förklarande studier är det klassiska experimentet.25

2.4.4 Val av undersökningstyp 

Slutsatsen enligt detta är att den deskriptiva undersökningstypen blir lämplig för studien. Följaktligen kommer datainsamlingen att grunda sig på en survey-undersökning med frågeformulär. Den ger möjligheten att samla information om ett större antal variabler likväl som den kan ge en stor mängd information om ett begränsat område.26

2.4.4.1 Urval 

Vid en deskriptiv undersökning tjänar det slumpmässiga urvalet ett representativt syfte för att möjliggöra generalisering från stickprov till population.27 Det var dock inte praktiskt möjligt att här få ett helt slumpmässigt urval. Orsaken till detta är att det inte finns något öppet register över världens rederier. Från Lloyds Register Fairplay’s Sea-Web fick jag tillstånd att söka och kunde ta reda på vilka som var de fem största rederierna i de tjugo största flaggstaterna och även de fem största svenska rederierna, samt kontaktinformation om dem. I viss mån blev detta ändå ett slumpmässigt urval då jag på förhand inte kände till vilka rederier som ingick i urvalet.

2.4.4.2 Tillförlitlighet 

Vid användandet av en enkät är möjligheten som minst att kontrollera tillförlitligheten i förväg. Enda sättet är att på alla sätt försäkra sig om att individerna som ska besvara enkäten uppfattar den som det är tänkt.28

Därför skapade jag en interaktiv enkät som snabbt och enkelt kunde fyllas i och där svaren kan skickas tillbaka med en enkel knapptryckning. Formatet är det välkända Portable Document Format (pdf), så att den skulle vara kompatibel med samtligas datorsystem. Enkäten har dessutom både blivit språkligt granskad och testad på kollegor.

21 _{Rosengren & Arvidson, s. 90.} 22 _ibid.

23 _ibid. 24 _ibid. 25 _ibid.

26 _{Patel & Davidson, s. 53.} 27 _{Rosengren & Arvidson, s. 126.} 28 _{Patel & Davidson, s. 102.}

3. Teoretisk referensram 

Bränslecellen demonstrerades redan 1839 av Sir William Grove, men det var NASA som etablerade teknologin på allvar. Under 1960-talet användes bränslecellen för elproduktion i Apollo-farkosterna, vilket startade en global utveckling och forskning.29

Kraftigt förenklat kan man säga att en bränslecell är en anordning som fortlöpande konverterar kemisk energi till elektrisk energi och värmeenergi så länge som bränsle och syre tillförs. Största skillnaden mot en förbränningsmotor är att bränslecellen inte termodynamiskt begränsas av den maximala verkningsgraden som bestämts av Carnot. Om den dessutom drivs av vätgas blir den enda restprodukten rent vatten.30

3.1 Solid oxid fuel cell (SOFC) 

En bränslecell av typen solid oxid fuel cell (SOFC) består av två porösa elektroder med en solid keramisk elektrolyt emellan. Beroende på konstruktion har den en arbetstemperatur på mellan

600 och 1000 °C.31 _{Den höga temperaturen medför lång starttid, vilket begränsar den till}

stationära tillämpningar och som elförsörjning inom transportsektorn.32

3.1.1 Kemisk reaktion 

I katoden joniseras syret:

4 2

Den täta strukturen i elektrolyten tillsammans med materialets höga ledningsförmåga av joner och dess höga elektriska motstånd, gör att endast jonerna kan passera igenom. I anoden reagerar de med vätgasen och producerar vatten.

2

Elektronerna går då från anoden till katoden via en yttre elektrisk krets och driver lasten. Den totala reaktionen för hela cellen blir då:33

1 2

29 _{Health and Safety Executive, Fuel Cells: Understand the hazard, control the risks, Health and Safety, London,}

2004, s. 1.

30 _{G Hoogers, Fuel Cell Technology Handbook, CRC Press LLC, Boca Raton, 2003, s. 1-1.}

31 _{N Sammes, Fuel Cell Technology: Reaching Towards Commercialization, Springer-Verlag, London, 2006, s. 1.} 32 _{ibid., s. 19.}

33 _{ibid., s. 1-2.}

Figur 3.1 Kemisk reaktion i en SOFC Källa: Fuel Cell Systems Explained, s. 208.

3.1.2 Tryckets inverkan 

Samtliga bränsleceller får en ökad prestanda när trycket höjs. Detta är speciellt viktigt när bränslecellen körs i kombination med en gasturbin. I övriga fall blir vinsten marginell eftersom kostnaden för att komprimera gaserna blir förhållandevis höga.34

3.1.3 Temperaturens inverkan 

Den höga arbetstemperaturen medför flera fördelar. Exempelvis försvinner behovet av att använda exklusiva metaller som platina i katalysatorn. Det gör också att anoden inte blir känslig mot kolmonoxid (CO) som är fallet med många andra typer av bränsleceller. Istället fungerar kolmonoxiden som extra bränsle.35

Men den kanske allra viktigaste fördelen, är att bränslecellen på grund av den höga temperaturen internt kan reformera olika kolväten. Därigenom kan en mängd bränslen användas, samtidigt som kostnaden för att behandla bränslet reduceras. I reaktionen nedan kan man också se att behovet av att transportera bort vattnet försvinner.

2

2 2

Nackdelarna är att kolbeläggningar kan bildas och att temperaturskillnader kan uppstå. Detta vill man oftast undvika då temperaturgradienter kan leda till stora spänningspåkänningar.36

Temperaturen i sig har en stor påverkan på prestandan som blir bättre ju högre temperatur. Ofta vill man utnyttja den höga temperaturen i kombination med en turbin eller för uppvärmning, men om inte ett sådant behov föreligger sänker man gärna temperaturen. Vinsten är då att billigare material och konstruktionsmetoder kan användas.37

3.1.4 Design 

Vad man normalt kallar en bränslecell är egentligen en ihopkoppling av flera celler. Eftersom en ensam cell endast ger en spänning på omkring 0,7 V när den används, måste flera celler kopplas i

serie för att nå önskad spänning. Vad man då gör är att skapa en så kallad ”stack”.38 _För

närvarande finns det framförallt tre stycken sätt på vilket man designar en SOFC-bränslecell. 3.1.4.1 Flat Planar 

I den här konfigurationen byggs cellen helt plant och kan staplas för att nå vald spänning. Den blir därför ganska enkel och billig att tillverka, samtidigt som effektdensiteten blir relativt hög. Nackdelen är att olika värmeutvidgningar i olika komponenter kan leda till problem med sprickor. Dessutom har det visat sig svårt att hitta ett material med de rätta kemiska och fysiska egenskaperna som kan användas för tätning mellan cellerna.39

34 _{J Larminie & A Dicks, Fuel Cell Systems Explained, andra upplagan, John Wiley & Sons Ltd, West Sussex,}

2006, s. 220.

35 _{N Sammes, s. 2.} 36 _{ibid., s. 3}

37 _{J Larminie & A Dicks, s. 221.} 38 _{ibid., s. 6.}

3.1.4.2 Monolithic Design 

Som en utveckling av den flata designen har man skapat vad som kallas monolithic design. Den består av tunna korrugerade celler. Som resultat är effektdensiteten väldigt hög, men stacken är mer komplex att bygga med invecklade manifoldrar för gasen.

3.1.4.3 Tubular Design 

Genom att designa cellen som en tub har man lyckats kringgå flertalet nackdelar. Tätningsproblemen är minskade på grund av det bara behövs tätning i ändarna. Dessutom minskas spänningarna och cellen får bättre mekaniska egenskaper. Den här designen har därför nått längst i utvecklingen, men dras ändå med några nackdelar. Till exempel har den en hög tillverkningskostnad och låg effektdensitet i förhållande till sin volym.40

Tuberna kräver en något annorlunda ihopkoppling, men man har börjat bygga plattor bestående av ett antal tuber. Det innebär att tekniken närmar sig enkelheten i den flata designen.41

3.2 Exempel på ett SOFC/GT­system 

I det här exemplet visas en bränslecell (SOFC) kombinerad med en gasturbin (GT) tillverkad av

Siemens Westinghouse.42 Effekten är på 300 kW och den arbetar med ett tryck omkring 3 bar

och en temperatur på 1000 °C.43

40 _{N Sammes, s. 10-11.} 41 _{ibid., s. 11.}

42 _{J Larminie & A Dicks, s. 221.}

43 _{Siemens, SOFC/Gas Turbine Hybrid, Siemens Power Generation, 2007, åtkomst 17 februari 2008,}

<http://www.powergeneration.siemens.com/products-solutions-services/products-packages/fuel-cells/sofc-gt-hybrid/>

Figur 3.2 SOFC/GT-system

Den elektriska (AC) verkningningsgraden är över 55 %. Bränslecellen ger 244 kW och generatorn ytterligare 65 kW. Den drivs av naturgas, men utsläppen blir väldigt låga. Kväveoxider (NOx), Svaveloxider (SOx), kolmonoxid (CO) och partiklar (PM) är obefintliga, medan koldioxidutsläppen halveras jämfört med traditionell förbränning. Avgaserna håller dessutom fortfarande en temperatur på 200 °C vid utblåset. Därför kan de också användas för uppvärmningsändamål och på så sätt öka bränslecellens totala verkningsgrad.44

Vid en uppskalning av tekniken till någon MW, höjning av trycket och med en bättre gasturbin, så beräknas en elektrisk verkningsgrad på 70 % vara möjlig. Även här tillkommer möjligheten att använda de heta avgaserna.45

3.3 Reglering och styrning  

Regleringen av en bränslecell är komplex och framförallt ställer start och stopp av systemet höga krav på regulatorn.46 Dessutom finns det några få problem som är speciella för bränslecellen. De kan dock lösas med konventionella tekniker inom elkraften.

3.3.1 Spänningsreglering 

I samtliga typer av generatorer gäller det faktum att spänningsnivån sjunker när den belastas. Fast i fallet med bränslecellen sjunker spänningen väldigt kraftigt när strömmen ökar. Därför måste man alltid använda en spänningsregulator eller någon form av DC/DC-omvandlare.47 Vid väldigt höga strömmar ökar även spänningsfallet på grund av att bränsleflödet inte räcker till för reaktionen. Detta försöker man undvika genom att bygga ett system som opererar vid maximal verkningsgrad istället för maximal kapacitet.48

3.3.2 Effektreglering 

I större system där man har en turbin eller ska koppla in bränslecellen till nätet krävs också en DC/AC-omvandlare. Ofta använder man pulsbredds-modulering (PWM), för att bättre kunna styra utsignalens spänning i förhållande till vad bränslecellen ger. Dessutom kan de användas för att styra förhållandet mellan aktiv och reaktiv effekt.49

44 _ibid. 45 _ibid.

46 _{J Larminie & A Dicks, s. 20.} 47 _{ibid., s. 331.}

48 _{N Sammes, s. 256.} 49 _{ibid., s. 266.}

Figur 3.3 Siemens Westinghouse 300 kW Källa: www.powergeneration.siemens.com

Figur 3.4 Effektreglering

Källa: Fuel Cell Technology: Reaching Towards Commercialization, s. 271.

3.4 Bränsle 

Vätgas (H2) är det ideala bränslet för alla bränsleceller eftersom det lätt reagerar med materialen

i elektroderna och inte ger några skadliga utsläpp. Tyvärr är infrastrukturen för tillverkning och distribution av gasen inte tillräckligt utbyggt.50 Dessutom finns det ett stort behov av att utveckla bättre lagringsmöjligheter, då dagens tekniker inte är tillämpliga till sjöss på grund av fartygens mobilitet och stora energibehov.

Generellt kan man säga att ju högre arbetstemperatur, desto tolerantare är bränslecellen mot orenheter i bränslet. Eftersom arbetstemperaturen är som högst i en SOFC och att den som tidigare nämnts kan reformera bränslen internt, blir en mängd bränslen möjliga. De mest gynnsamma är naturgas (LNG), gasol (LPG) och metanol.51

3.4.1 Naturgas 

Naturgas är ett fossilt bränsle som förekommer i porösa berglager i jordskorpan. Oftast hittas det i samband med oljefyndigheter, men kan även förekomma i egna reservoarer. Metangas utgör mellan 75-96 % av innehållet i gasen. En väl utbyggd infrastruktur tillsammans med rikliga förekomster gör bränslet till ett av de primära. Det är också det renaste av de fossila bränslena och kan lagra stora mängder energi.52

Eftersom man inte kan dra en gasledning till ett fartyg, väljer man lämpligen att konvertera naturgasen till flytande form, så kallad LNG (Liquefied Natural Gas). På så sätt kan man enklare lagra och transportera gasen.

Innan bränslet används måste det också behandlas för att avlägsna svavel som annars kan förstöra bränslecellen.53

3.4.2 Gasol 

Gasol eller LPG (Liquid Petroleum Gas) består till 95 % av propan och framställs huvudsakligen under raffineringen av råolja.54 Gasen har hög energidensitet och kan lagras vid lågt tryck. Den är därför ekonomisk att både lagra och transportera. Dessutom är den mindre giftig än metanol.55 Även gasolen måste behandlas för att avlägsna all svavel.

3.4.3 Metanol 

Metanolen är också en stark kandidat eftersom det är enkelt att producera stora mängder. Den är dessutom rik på väte och innehåller heller inget svavel.56

 

50 _{N Sammes, s. 165.} 51 _{G Hoogers, s. 5-2.} 52 _{N Sammes, s. 166.}

53 _{J Larminie & A Dicks, s. 236.} 54 _{ibid., s. 234.}

55 _{N Sammes, s. 167.} 56 _{ibid., s. 168.}

3.5 Termodynamisk verkningsgrad 

För att beskriva verkningsgraden i en värmemaskin jämför man som bekant förhållandet mellan värmemängden hos bränslet med hur stort mekaniskt arbete som produceras.57

Den maximala verkningsgraden i en värmemaskin är teoretiskt bestämd av Carnot och beror på den låga temperaturen (TL) och den höga temperaturen (TH) i ett termodynamiskt kretslopp.

Eftersom den låga temperaturen normalt utgörs av utomhustemperaturen är det i praktiken den högre temperaturen som sätter verkningsgraden.58

, 1

I verkligheten krävs det att en del av bränslets kemiska energi måste används för att nå den högre temperaturen innan den termiska energin kan omvandlas till mekaniskt arbete. Vid en förbränning av naturgas går till exempel 35 % av bränslets energi åt till detta.59

En elektrokemisk cell som ett batteri eller bränslecell opererar istället vid en konstant temperatur. Därför omvandlas mer av den kemiska energin till elektrisk energi istället för att gå åt till att höja temperaturen. Det gör Carnots teorier helt irrelevanta när det kommer till att beräkna verkningsgraden för en bränslecell. Istället beskriver man en elektrokemisk cells maximala arbete med förändringen i Gibbs fria energi (ΔG), som kan förklaras med hur mycket energi som är tillgängligt för externt arbete.60

,

Elektriskt uttryckt är det arbetet som utförs av elektronerna med laddningen neF som rör sig

genom en potential E. ne är antalet elektroner per mol bränsle och F är laddningen hos en mol

elektroner (upptäckt av Faraday: 96485 C/mol).61

För att kunna jämföra bränslecellens verkningsgrad med den hos en värmemaskin får den ursprungliga formeln ändras. Wnet byts mot Wcell och Qin ändras till HHV (Higher Heating Value). Det värdet definieras som den mängd värme som avges av en specifik mängd bränsle under förbränning och värmeavgivning tills produkterna är avkylda till +25 °C.62

,

Dess maximala verkningsgrad ges vid bränslecellens ”open-circuit”-spänning E0, då

bränslecellen inte belastas.63

, , 57 _{G Hoogers, s. 3-11.} 58 _ibid. 59 _ibid. 60 _ibid. 61 _{ibid., s. 3-12.} 62 _ibid. 63 _ibid.

3.6

Brän analy Give bräns mella olika I ned gastu och s Efter som huvu Figur Källa: 64 _{G H} 65 _ibid 66 _ibid 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

 Bränsle

nslecykelana ys ser på brä etvis blir in slets samm an olika tek a. Dessutom danstående urbin (CCG siffrorna vi rsom gastur drivs på udmaskin. 3.6 Jämförelse : Fuel Cell Tec

Hoogers, s. 12 d., s. 12-3. d., s. 12-11. 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Kväveo

Utsl

ecykela

alys är ett s änslets hela nte en sådan mansättning, knologier fö m kan hårdar diagram jä GT) där över sar bränslec rbinen är la tjockolja h e mot gasturbi chnology: Hand -1. oxider Svave

läpp och

Figur 3. Källa: F

analys 

sätt att jämf a process frå n jämförelse hur det tas örändras oc re krav från ämförs en S rskottsvärm cellens utslä andbaserad o hamnar lån in dbook, s. 12-18 loxider Kolm

h energiå

m

.5 Bränslecyke Fuel Cell Tech

föra utsläpp ån råvara til e helt exak s tillvara o kså över tid n lagstiftning SOFC/GT ( men ytterliga äpp och ene och körs på gt över 10 8. monoxid P

tgång pe

med en ga

SOFC/GT elanalys nology: Handb p och energi ll användnin kt. Till exem ch i vilket den. Teknis gen ändra m (1-10 MW) are driver e ergiåtgång p å fint bräns 00 % oavs artiklar K

er produc

asturbin

T CCGT book, s. 12-2. iåtgång mel ng.64 mpel varier skick utrus ska framsteg mängden uts med en k en ångturbin per kWh jä le kan man sett om de Koldioxid

cerad kW

llan olika te ar resultate stningen är g görs och släpp.65 konventione n. Båda driv ämfört med n anta att en et är en hj Metan

Wh jämfö

eknologier. et beroende r. Förhållan maskiner s ll landbaser vs på naturg gasturbinen n fartygsmo jälpkärra el Energi

ört 

En på ndet slits rad gas n.66 otor ller

3.7 Kostnadsjämförelse 

Enligt FellowSHIP-projektet (som beskrivs i inledningen) beräknas installationskostnaden för en bränslecell vara ungefär sex gånger högre än för en dieselmotor. Beräknat på bränslepriset för LNG (Liquefied Natural Gas) och MDO (Marine Diesel Oil) som gällde för 2006 utgör den reducerade bränsleåtgången i bränslecellen en besparing på motsvarande halva det beloppet.67

Sett över hela livscykeln är idag en bränslecell som drivs av LNG 30-90 % dyrare än konventionell teknik. Däremot visar undersökningen att om högre miljöavgifter och handel med utsläppsrätter införs, så överväger bränslecellens lägre driftskostnader den högre installationskostnaden.68

67 _{T Tronstad, Developing fuel cell systems for ship use, Scandinavian Shipping Gazette, 2006, åtkomst 15 februari}

2008, <http://www.shipgaz.com/magazine/issues/2006/18/1806_article.php>

4. Empiri 

Här följer en presentation av resultatet från enkäten. Som tidigare nämnt i metodikdelen är det svårt att på förhand avgöra undersökningens tillförlitlighet. Därför behandlas den aspekten nu.

4.1.1 Reliabilitet 

Traditionellt avser man med reliabilitet eller tillförlitlighet att mätningen är stabil och inte utsatt för slumpmässigheter. Ibland delas begreppet upp i fyra olika komponenter.69

4.1.1.1 Kongruens 

Kongruens rör sig om likhet mellan frågor som avser att mäta samma sak.70

Kongruens är inte applicerbart då enkäten inte är utformad med många likartade frågor. 4.1.1.2 Precision 

Precisionen hänger samman med hur svaren registreras.71

Enkäten är enkel att fylla i och dessutom hamnar svaren för varje enkät i en fil. Dessa sammanställs sedan med ett datorprogram. Därför får precisionen anses vara god.

4.1.1.3 Objektivitet 

Objektiviteten påverkas av på vilket sätt svaren samlas in.72

Datainsamlingen har skett elektroniskt med strukturerade frågor utan direkt kontakt. På så sätt har undersökningen blivit objektivt genomförd.

4.1.1.4 Konstans 

Konstans tar upp tidsaspekten och antar att fenomenet inte ändrar sig.73

Undersökningen pågick under två månader, vilket ändå var en förhållandevis kort tidsperiod. Därför borde inte heller denna aspekt ha påverkat resultatet.

4.1.2 Validitet 

Traditionellt avser man med validitet att instrumentet eller frågan mäter det som den är avsedd att mäta.74

Svaren tyder inte på att frågorna skulle vara misstolkade. Därför borde validiteten vara god.

69 _{J Trost, Enkätboken, tredje upplagan, Studentlitteratur, Uppsala, 2007, s. 63.} 70 _ibid.

71 _ibid. 72 _ibid. 73 _ibid. 74 _{ibid., s. 65.}

4.2

För a hamn vara släpp släpp Ser m att an svars ändå Enkä dock reder Det mind

4.3

När bortf

4.4

Som över Figur 75 _ibid 76 _ibid 77 _{S K}

 Externt

att vara nöjd nar elektron gamla elle per igenom ps igenom.7 man till hela

nvända läsk sfrekvensen å att presente äten skickad k att många riers hemsid framgick o dre utskick v

 Internt

svaret på fall.77 I redo

 Resulta

visas i diag rederier me 4.1 Antalet sv d., s. 137. d., s. 135. Körner & L W

t bortfa

d med en un niska under er felaktiga. enkäten. S 6 a urvalet bli kvitton i uts n till 28 %. era resultate des ut tre g a av adres dor efter fu också att vi via fax. Inte

t bortfal

en enskild ovisningen a

at 

grammen ä ed olika typ ar uppdelat på ahlgren, Statis

ll 

ndersökning rsökningar d Dessutom peciellt stö ir svarsfrekv skicket och Även detta et, men end gånger till e serna inte ungerande e issa rederie e heller dett

ll 

fråga är u av resultatet r svaren spr per av fartyg å flaggstater. stiska metode g kan man r dock lägre. kan man r rre företag vensen för d bara räkna a är för lågt dast använda e-postadres längre var e-postadress r inte gick a gav någon utelämnat e t presentera ridda över g. Resultaten r, Studentlitte räkna med Det beror f råka ut för kan ha gan den här und a antalet som t för att dra a materialet serna som aktuella. D ser. Dessa a att nås me n bättre svar eller felakt as bortfallet flera flaggs n visas för v eratur, Lund, 2 Bel Dan Sing Sve Taiw Tys en svarsfrek framförallt att brandvä nska hårda dersökningen m med säke a några säkr t för att visa valts ut i d Därför gen användes äv ed e-post. rsfrekvens. tigt besvara för varje en stater med e varje fråga. 2005, s. 14. gien nmark gapore erige wan skland kvens på 50 på att e-po äggar och s restriktione n så låg som erhet levere ra slutsatser a på tendens databasen. D nomsöktes ä ven för ett Därför gjor ad kallas d nskild fråga en hyfsat jä 0-75 %.75 _O stadresser k spamfilter i er för vad s m 7 %. Gen erades, så ök r. Jag komm ser. Det visade även samtl extra utski rdes också det för inte a. mn fördeln Ofta kan inte om om kar mer sig liga ick. ett ernt ing

4.3.

Figur Intern

4.3.

Figur Intern

4.3.

Figur Intern 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5

1 What k

4.2 Svaren för nt borfall = 14

2 Are yo

4.3 Andelen re nt bortfall = 29

3 What d

4.4 Lämplig a nt bortfall = 14 0 4 Yes 0 1 2 3 4 5 Propulsi

 kind of sh

rdelat på typ a %.

u involve

ederi involvera 9 %.

 do you th

applikation för 4 %. No ion Auxi pow

hips are y

av fartyg.

ed in a fu

ade i ett bränsl

hink the f

bränslecellen. liary  wer Em p

 you oper

uel cell pr

lecellsprojekt.

 fuel cell i

. Answers mergency  power

rating? 

roject? 

  s suitabl

An An

e for? 

nswers nswers

4.3.

Figur Intern

4.3.

Figur Intern

4.3.

Figur Intern 0 2 3 4 0 1 2 3 4

4 Which 

4.5 Lämplig b nt bortfall = 14

5 Which 

4.6 Lämpligt v nt bortfall = 0 %

6 How lo

4.9 Tidpunkt nt bortfall = 0 % 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 0 1 < 5 years

 fuel cell 

bränslecellstekn 4 %.

 fuel is th

val av bränsle. %.

ong time 

för bränslecell % 5‐10  years 10‐_yea

 technolo

nik till sjöss.

he most s

.

 will it tak

lens genombro ‐15  ars 15‐20 _years

ogy could

 suitable f

ke the FC

ott till sjöss. 20‐30  years

d be an op

 for use in

C to get a 

An An > 30  years

ption at s

n a fuel ce

 breakth

nswers nswers

 sea? 

ell aboar

hrough in

rd a ship?

n shipping

? 

g? 

4.3.

Figur Intern

4.3.

Figur Intern 0 1 2 3 4 5

7 Which 

4.7 Nackdelar nt bortfall = 24

8 Which 

4.8 Fördelar m nt bortfall = 43 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5

 are the g

r med bränslec 4 %.

 are the g

med bränslecel 3 %.

 greatest d

cellen.

 greatest a

llen.

 disadvan

 advantag

ntages wi

ges with 

ith the fu

 the fuel c

uel cell? 

 cell? 

Answ Answ

 

ers ers

4.3.

Figur Intern

4.3.

 

Figur Intern 0 1 2 3 0 1 2 3

9 If the fu

prepar

4.10 Rederiern nt bortfall = 29

10 How m

ships

4.11 Rederiern nt bortfall = 29 0 1 2 3 < 0.1  USD/kWh < 0.1  USD/kWh

 fuel cell is

red to pa

nas betalnings 9 %.

 much are

? 

nas nuvarande 9 %. 0.1‐0.2  USD/kWh U 0.1‐0.2  USD/kWh U

  s installe

ay for the

svilja per kWh

e you pay

e kostnad per p 0.2‐0.3  USD/kWh 0 US 0.2‐0.3  USD/kWh 0 US

ed as an a

e electrici

h producerad e

ying toda

producerad kW .3‐0.4  SD/kWh 0.4 USD/ 0.3‐0.4  SD/kWh 0.4 USD/

 auxiliary

ity? 

lektricitet från

ay for the

Wh. ‐0.5  /kWh > 0.5 USD/kW 4‐0.5  /kWh > 0. USD/k

y engine, h

n bränsleceller

e electric

5  Wh 5  kWh

 how muc

r.

city used 

Answers Answers

ch are yo

 in your 

ou 

 

4.3.

Figur Intern

4.3.

Figur Intern

4.3.

 

”I thi The t ”Ther I also will ta   ”I am 0 1 2 3 0 1 2 3 4

11 What

4.12 Oljeprise nt bortfall = 29

12 For h

4.13 Tillgånge nt bortfall = 0 %

13 What

shipp

nk zero emi target should re is nothing o think that a ake a long ti m afraid that  0 1 2 3 0 1 2 3 4 < 10  years

t price wi

ets utveckling. 9 %.

ow long t

en på olja. %.

t could in

ping indu

ission is unre d be to drast g that can be a natural trai me to be ada "zero emissi 10‐20  years 20 ye

ill one ba

 time will

n your op

ustry? 

ealistic, sinc ically reduce  done to rea it of the ship apted by the on" is impos 0‐30  ears 30‐40 years

arrel of cr

l there be

pinion be 

e producing  e emissions,  ach zero emis pping industr e industry as  ssible, unless 0  40‐50  years

rude oil r

e a suppl

 done to 

the fuel for and fuel cell ssions as lon ry is conserv a whole and s we return t > 50  years

reach in 

ly of fuel 

 reach a z

r fuel cells w s would cont ng as we are  vatism and th d not only a f to sail power Answer Answer

 10 years

 oil? 

 zero emis

will also prod tribute great dealing with herefore any few niche pla red shipping. rs rs

s? 

ssion 

duce emissio tly.”  h hydrocarbo y developme ayers.”  .”  ons.  ons.  ents 

5. Analys 

Framförallt tyder resultaten på en osäkerhet och okunskap om bränslecellerna, vilket också delvis kan förklara den låga svarsfrekvensen. Att ersätta hjälpkärrorna med bränsleceller var dock det ganska tydliga tecknet från rederierna och detta blir säkert också bränslecellens första uppgift då den även är effektiv på dellaster.

Vad som annars sticker ut bland nackdelarna är bränslekostnaderna, installationskostnaderna och branschens konservativa attityd mot ny teknologi. Bränslekostnaderna blir nämligen mindre på grund av den höga verkningsgraden även om bränslet i sig är dyrare. Därför borde den istället ha räknats som en fördel. Samtidigt är problemet med den höga installationskostnaden undervärderad, då den kostnaden är stor jämfört med ett konventionellt system.

Bland fördelarna märks framförallt den höga effektiviteten och de låga utsläppen. Andra fördelar som inte fick så stor uppmärksamhet är låg ljudnivå och lite vibrationer. Dessutom borde underhållskostnaderna bli relativt låga på grund av få rörliga delar och därför förtjäna lite uppmärksamhet.

Det mest glädjande är annars att samtliga svarande ansåg att bränslecellen får sitt genombrott inom 20 år. Detta ligger också väl i linje med Tomas Tronstad på Det Norske Veritas som själv uppskattar tidsintervallet till att ligga mellan 10 och 25 år. Dock visar undersökningen också att rederierna inte är villiga att betala något extra för miljövinsten hos bränslecellerna. Därför kommer det att krävas en utveckling där högre bränslepriser och miljöavgifter gör bränslecellen ekonomiskt lönsam.

Slutligen kan man också se att rederierna förväntar sig en viss prisökning på oljan, men ingen märkbar oro över tillgången.

6. Slutsats 

Den kanske allra viktigaste insikten är att branschen är otroligt konservativ och långsam med att ta till sig förändringar. Därför kommer det att krävas av bränslecellen att den når kostnaden för ett konventionellt system eller allra helst visar sig mer lönsam. Ett snart genombrott är troligen inte möjligt utan incitament som högre miljöavgifter eller införsel av handel med utsläppsrätter. Den tekniska mognaden är på så sätt underordnad ekonomin.

Arbetet visar även på vilka stora möjligheter bränslecellen har inom sjöfarten. Samtidigt har det också varit väldigt lärorikt och spännande att fördjupa sig inom ämnet. Förhoppningen är att det avspeglar sig i rapporten, samt att den ger en ökad förståelse för hur en bränslecell fungerar.

6.1 Rekommendationer 

Jag kan tyvärr inte rekommendera att genomföra en kvantitativ undersökning riktad mot rederierna. Dels är det svårt och tidskrävande att få fram ett bra urval eftersom det inte finns några öppna register. Dels visade det sig att e-post inte verkar lämpligt för att nå fram. Dessutom är risken för en låg svarsfrekvens hög. Om det beror på lågt intresse för just den här undersökningen eller en allmänt hög arbetsbelastning på rederikontoren är inte lätt att spekulera i. Om en liknande undersökning ändå ska genomföras skulle jag rekommendera att även kontakta rederierna via telefon och berätta om enkäten. Jag vill även varna för att inte underskatta tidsåtgången och arbetsbördan i att genomföra en sådan undersökning.

6.2 Förslag på fortsatt forskning 

Bränslecellerna har stor potential, men som tidigare nämnt är det ekonomin som avgör. Därför skulle det vara intressant att fördjupa sig i utvecklingen av miljöavgifter, samt att närmare undersöka hur en handel med utsläppsrätter skulle kunna fungera inom sjöfarten.

Det hade också varit intressant att studera ett befintligt system i ett fartyg. Givetvis skulle en sådan undersökning kunna kombineras med en kvalitativ studie bland maskinpersonalen.

7. Källförteckning 

7.1 Litteratur 

A Avadikyan, P Cohendet & J-A Héraud, The Economic Dynamics of Fuel Cell Technologies, Springer-Verlag, Berlin, 2003.

G Hoogers, Fuel Cell Technology Handbook, CRC Press LLC, Boca Raton, 2003.

J Larminie & A Dicks, Fuel Cell Systems Explained, andra upplagan, John Wiley & Sons Ltd, West Sussex, 2006.

N Sammes, Fuel Cell Technology: Reaching Towards Commercialization, Springer-Verlag, London, 2006.

S Körner & L Wahlgren, Statistiska metoder, Studentlitteratur, Lund, 2005.

R Patel & B Davidson, Forskningsmetodikens grunder, tredje upplagan, Studentlitteratur, Lund, 2003.

KE Rosengren & P Arvidson, Sociologisk metodik, fjärde upplagan, Almqvist & Wiksell, Stockholm, 1992.

J Trost, Enkätboken, tredje upplagan, Studentlitteratur, Uppsala, 2007.

7.2 Elektroniska källor 

Developing fuel cell systems for ship use, Scandinavian Shipping Gazette, 2006,

åtkomst 15 februari 2008,

<http://www.shipgaz.com/magazine/issues/2006/18/1806_article.php>

SOFC/Gas Turbine Hybrid, Siemens Power Generation, 2007,

åtkomst 17 februari 2008,

Dear Sir or Madame,

Fuel Cell Questionnaire

The purpose of this questionnaire is to investigate and evaluate what you as a leading shipping company think about the application of fuel cell technology and its future prospects within the shipping industry.

I, who have designed this questionnaire, am a final year student at Kalmar Maritime Academy in Sweden and the results will be part of my final thesis to acquire a Bachelor of Science degree in Marine Engineering.

The selection of shipping companies for this survey has been based on Lloyd's Register Fairplay - World Fleet Statistics. From this register, I have chosen the five largest companies in the top twenty maritime countries. Because of my own nationality and interest, I also intend to include Swedish shipping companies in the survey.

I would greatly appreciate if you would take time to fill in the attached questionnaire and send it back to me. In order to make it easier and less time-consuming for you, it is possible to complete the questionnaire directly and then click the “Submit by Email” button.

All answers will be treated with strict confidentiality and the results will only be shown as summarised statistics with reference to each flag state.

I am looking forward to your reply with great interest.

Yours faithfully,

Jonas Nilsson

Student at Kalmar Maritime Academy