อนาคตของการผลิตพลังงานสำหรับเรือ: แนวโน้มและนวัตกรรม

ทางเลือกพลังงานสะอาดที่กำลังเติบโตในระบบพลังงานสำหรับเรือ

จากเครื่องปั่นไฟดีเซลไปจนถึงระบบพลังงานหมุนเวียน

ผู้ดำเนินการเรือกำลังหันไปใช้พลังงานสะอาดแทนเครื่องปั่นไฟดีเซลแบบเก่าเนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับสภาพภูมิอากาศและข้อบังคับที่เข้มงวดมากขึ้น แน่นอนว่าเครื่องยนต์ดีเซลใช้งานได้ดีพอสมควร แต่ก็ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก ซึ่งทำให้หน่วยงานกำกับดูแลเพิ่มการควบคุมข้อจำกัดด้านการปล่อยมลพิษอย่างเข้มงวด ดังนั้น เราจึงเห็นเรือจำนวนมากขึ้นเรื่อย ๆ เปลี่ยนไปใช้พลังงานแสงอาทิตย์ กังหันลม และแม้แต่พลังงานคลื่นในการผลิตไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น พลังงานคลื่นซึ่งพื้นฐานแล้วคือการผลิตไฟฟ้าจากทะเลเองผ่านการเคลื่อนไหวขึ้นลงอย่างต่อเนื่อง ความสะอาดของอากาศเป็นเพียงส่วนหนึ่งของประโยชน์ที่ได้รับ เรือหลายลำรายงานว่าค่าใช้จ่ายเชื้อเพลิงลดลงหลังจากการเปลี่ยนแปลงนี้ ตัวเลขก็สนับสนุนเช่นกัน โดยเรือใหม่จำนวนมากในปัจจุบันมาพร้อมกับเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนอย่างน้อยหนึ่งรูปแบบ สิ่งที่เคยถูกมองว่าเป็นเพียงการทดลองตอนนี้กลายเป็นแนวทางปฏิบัติมาตรฐานในท่าเรือทั่วโลก เมื่อบริษัทต่าง ๆ เริ่มตระหนักถึงประโยชน์ทั้งด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจ

เครื่องยนต์สำหรับเรือที่ใช้เชื้อเพลิงก๊าซธรรมชาติเหลวและไฮโดรเจน

ก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG) กำลังได้รับความนิยมมากขึ้นในฐานะทางเลือกที่สะอาดกว่าสำหรับเครื่องยนต์เรือ ช่วยลดการปล่อยก๊าซที่เป็นอันตรายเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิม ประโยชน์ที่แท้จริงคือการลดระดับของกำมะถันและไนโตรเจนออกไซด์ ซึ่งเป็นปัญหาใหญ่สำหรับชุมชนชายฝั่งที่ได้รับผลกระทบจากปริมาณการเดินเรือ ในเวลาเดียวกัน เราก็เห็นความสนใจที่เพิ่มขึ้นในเครื่องยนต์สำหรับเรือที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนเช่นกัน ซึ่งเป็นผลมาจากความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงชนิดนี้ ตัวอย่างเช่น เรือ Hydrogen Pioneer ที่ขับเคลื่อนโดยใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนและได้ทำภารกิจเดินทางสำเร็จมาแล้วหลายครั้ง แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีนี้อย่างชัดเจน รัฐบาลทั่วโลกต่างเข้ามามีบทบาทในการสนับสนุนด้านการเงินและการปรับปรุงนโยบาย เพื่อเร่งการนำก๊าซ LNG และไฮโดรเจนมาใช้มากขึ้น หลายประเทศในปัจจุบันเสนอสิทธิประโยชน์ทางภาษีและการสนับสนุนเงินทุนสำหรับการวิจัยทางเลือกเหล่านี้ สะท้อนให้เห็นถึงความมั่นใจของอุตสาหกรรมในวงกว้างว่าเราจำเป็นต้องเปลี่ยนผ่านไปสู่เชื้อเพลิงทางเลือกที่ไม่ใช่เชื้อเพลิงฟอสซิล หากต้องการมีทางเลือกในการขนส่งทางเรือที่ยั่งยืนในอนาคต

เชื้อเพลิงชีวภาพในฐานะทางเลือกที่ยั่งยืน

เชื้อเพลิงชีวภาพมาจากสิ่งมีชีวิตจากพืชและสิ่งอินทรีย์อื่น ๆ ทำให้เป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าเชื้อเพลิงดีเซลทั่วไปที่ใช้ในเรือในปัจจุบัน อุตสาหกรรมทางทะเลได้เริ่มหันมาใช้ทางเลือกเหล่านี้เนื่องจากช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเมื่อเรือเผาไหม้วัสดุเหลือใช้แทนทรัพยากรใหม่ วัสดุเหลือใช้ เช่น น้ำมันพืชใช้แล้ว หรือเศษเหลือจากการเกษตร ถูกนำมาใช้เป็นพื้นฐานของส่วนผสมเชื้อเพลิงชีวภาพหลายชนิด ซึ่งมีอยู่มากแต่มักถูกทิ้งไว้โดยไม่ได้ใช้ประโยชน์ อย่างไรก็ตาม การหาเชื้อเพลิงชีวภาพให้เพียงพอยังคงเป็นเรื่องยาก ต้นทุนการผลิตยังคงสูง ห่วงโซ่อุปทานยังไม่ถูกพัฒนาอย่างสมบูรณ์ และการขยายการผลิตยังเป็นความท้าทายสำหรับผู้ผลิตส่วนใหญ่ นักวิจัยในยุโรปและเอเชียกำลังศึกษาและพัฒนาวิธีการสกัดและเทคนิคการแปรรูปที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและประหยัดต้นทุน เพื่อให้เชื้อเพลิงชีวภาพสามารถใช้งานได้อย่างยั่งยืนในระยะยาว บริษัทอย่าง NYK Line ได้ทดลองใช้ส่วนผสมของเชื้อเพลิงชีวภาพในเรือของตนแล้ว โดยไม่กระทบต่อประสิทธิภาพการดำเนินงาน ข้อมูลจริงแสดงให้เห็นว่าการปล่อยมลพิษลดลงประมาณ 15-20% ขึ้นอยู่กับสัดส่วนของส่วนผสม แม้กระนั้นการนำไปใช้ในวงกว้างยังต้องเผชิญกับอุปสรรคด้านลอจิสติกส์ที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างพื้นฐานด้านการเก็บรักษาและการจัดจำหน่าย ซึ่งยังไม่พร้อมในท่าเรือหลายแห่งทั่วโลก

ด้วยการเปลี่ยนผ่านไปสู่ระบบพลังงานหมุนเวียน การสำรวจเครื่องยนต์ที่ใช้พลังงาน LNG และไฮโดรเจน รวมถึงการนำเชื้อเพลิงชีวภาพมาใช้ร่วมกัน อุตสาหกรรมทางทะเลกำลังก้าวไปสู่อนาคตที่สะอาดและยั่งยืนมากยิ่งขึ้น นวัตกรรมเหล่านี้ไม่เพียงแต่มีความสำคัญอย่างยิ่งในการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดเท่านั้น แต่ยังมีบทบาทในการกำหนดแนวทางใหม่ของการจัดการด้านการบริโภคพลังงานและการปล่อยมลพิษในอุตสาหกรรมนี้

นวัตกรรมทางเทคโนโลยีที่ผลักดันประสิทธิภาพ

การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ที่ขับเคลื่อนด้วย AI สำหรับเครื่องปั่นไฟฟ้า

อุปัญญาประดิษฐ์กําลังเปลี่ยนวิธีการ ที่เรือให้ระบบพลังงานทํางานได้อย่างเรียบร้อย โดยดูข้อมูลจากเซ็นเซอร์ทุกชนิด จากเครื่องผลิตดีเซลบนเครื่อง อัลการ์ตูมที่ฉลาด จะพบปัญหาที่อาจเกิดขึ้นได้ ก่อนที่อะไรจะเสีย บริษัทการขนส่งบางแห่งที่นําเครื่องมือ AI มาใช้ได้ มีวันที่เสียหายจากการล้มเหลวของอุปกรณ์น้อยลงประมาณ 30% เมื่อปีที่แล้วเท่านั้น โดยประหยัดเงินในการซ่อมแซม และทําให้เรือเคลื่อนไหวได้เมื่อจําเป็นที่สุด นอกจากจะแก้ไขปัญหาให้เร็วขึ้นเท่านั้น ความเห็นในอนาคตแบบนี้ยังช่วยให้ผู้ประกอบการเรือวางแผนได้ดีขึ้น ยกตัวอย่างเช่น Orca AI และ Bearing - แพลตฟอร์มเหล่านี้ไม่ได้แค่ทําเลข แต่มันช่วยให้กัปตันประหยัดน้ํามัน และใช้เวลาน้อยลงในการรอเครื่องกล เมื่อเรือมากขึ้นเริ่มบูรณาการ AI ในแผนการบํารุงรักษาของพวกเขา อุตสาหกรรมทั้งหมดควรเห็นการปรับปรุงทั้งความน่าเชื่อถือและผลงานโดยรวม สิ่งบางอย่างที่สําคัญมากสําหรับมาตรฐานความปลอดภัยในทางน้ําที่วุ่นวายในวันนี้

ระบบพลังงานแบบโมดูลาร์และการผนวกรวมระบบกริดอัจฉริยะ

เรือต่างๆ กำลังหันมาใช้ระบบพลังงานแบบโมดูลาร์มากขึ้น เนื่องจากให้ทั้งความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพการใช้งานที่ดีขึ้นบนเรือ จุดเด่นของระบบที่ว่านี้คือ ผู้ดำเนินการเรือสามารถปรับเปลี่ยนรูปแบบการติดตั้งได้ตามความต้องการจริงของเรือในแต่ละช่วงเวลา ซึ่งหมายความว่าเรือจะไม่สูญเสียพลังงานเมื่อความต้องการลดลง และช่วยลดค่าใช้จ่ายเชื้อเพลิงในระยะยาว เมื่อเรือติดตั้งระบบแบบโมดูลาร์แล้ว จะสามารถจัดการกับความต้องการพลังงานที่เปลี่ยนแปลงไปได้ โดยไม่จำเป็นต้องรื้อโครงสร้างเดิมทิ้ง การผสานระบบกริดอัจฉริยะ (Smart Grid) เข้าไปยิ่งเพิ่มศักยภาพให้มากขึ้นไปอีก การติดตามข้อมูลแบบเรียลไทม์ช่วยให้ลูกเรือสามารถตรวจสอบได้ว่าพลังงานถูกใช้ไปที่ใด และปรับเปลี่ยนการทำงานได้ทันที ตัวอย่างที่แสดงให้เห็นคือโครงการ ACUA Ocean ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีกริดอัจฉริยะสามารถสร้างความแตกต่างอย่างมากให้กับการปฏิบัติการนอกชายฝั่ง เรือที่ติดตั้งเทคโนโลยีดังกล่าวสามารถจัดการการใช้พลังงานได้แม่นยำมากขึ้น ในขณะเดียวกันยังช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม บริษัททางทะเลส่วนใหญ่ตระหนักถึงข้อดีนี้ และหลายแห่งได้เริ่มนำวิธีการใหม่ๆ เหล่านี้มาใช้ ผลลัพธ์ที่ได้คือ การผลิตพลังงานที่เชื่อถือได้มากขึ้นทั่วทั้งกองเรือ โดยไม่กระทบต่อสมรรถนะการดำเนินงาน

ผลกระทบทางกฎระเบียบและพลวัตตลาด

ข้อกำหนดเกี่ยวกับปริมาณกำมะถันปี 2020 ของ IMO และกลยุทธ์การปฏิบัติตาม

ตั้งแต่กฎการจำกัดกำมะถัน IMO 2020 มีผลบังคับใช้ เจ้าของเรือจำเป็นต้องทบทวนกระบวนการจัดหาและเผาเชื้อเพลิงใหม่โดยสิ้นเชิง กฎระเบียบดังกล่าวกำหนดให้เรือต้องลดปริมาณกำมะถันในเชื้อเพลิงจาก 3.5% ให้เหลือเพียง 0.5% โดยน้ำหนัก ส่งผลให้บริษัทหลายแห่งต้องมองหาทางเลือกอื่นนอกเหนือจากเชื้อเพลิงน้ำมันหนักแบบดั้งเดิม บางรายหันไปใช้ก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG) ในขณะที่บางรายติดตั้งระบบกำจัดมลพิษแบบสกับเบอร์ (scrubber systems) ที่มีค่าใช้จ่ายสูงเพื่อทำความสะอาดก๊าซไอเสียก่อนปล่อยออกทางท่อระบาย รายงานจากอุตสาหกรรมแสดงให้เห็นว่าบรรดาสายเรือชั้นนำส่วนใหญ่ขณะนี้สามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดดังกล่าวได้แล้ว ซึ่งหมายความว่ามีอนุภาคที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมลดน้อยลงเข้าสู่มหาสมุทรและชั้นบรรยากาศของโลก พนักงานประจำเรือทั่วโลกต่างปรับตัวในทุกกระบวนการตั้งแต่ขั้นตอนการจัดซื้อไปจนถึงการบำรุงรักษาเครื่องยนต์ เพื่อให้ปฏิบัติตามกฎหมายได้อย่างเคร่งครัด การปรับเปลี่ยนเหล่านี้ไม่ใช่เพียงแค่เรื่องเอกสารเท่านั้น แต่ยังส่งผลจริงในการลดมลพิษในแหล่งน้ำชายฝั่ง และปรับปรุงคุณภาพอากาศในบริเวณท่าเรือต่าง ๆ ที่เรือมักจอดทิ้งไว้เป็นเวลานาน

การเติบโตของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าและไฮบริด

ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าและไฮบริดกำลังกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้นในภาคอุตสาหกรรมทางทะเล เนื่องจากช่วยประหยัดเชื้อเพลิงและลดมลพิษ แบตเตอรี่ที่ดีขึ้นทำให้สามารถนำระบบเหล่านี้มาใช้งานบนเรือและเรือยนต์ได้จริง เพราะเทคโนโลยีปัจจุบันสามารถเก็บพลังงานได้มากและใช้งานได้นานขึ้น เรารู้จักตัวอย่างจริงหลายกรณีที่บริษัทเปลี่ยนมาใช้ระบบไฮบริดและพบว่าค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานลดลงอย่างมาก พร้อมทั้งส่งผลกระทบน้อยลงต่อสิ่งแวดล้อม นอกเหนือจากการปฏิบัติตามข้อกำหนดทางกฎหมายแล้ว ผู้ประกอบการเรือหลายรายยังเลือกใช้ทางเลือกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเหล่านี้เพียงเพราะลูกค้าต้องการทางเลือกในการขนส่งที่สะอาดมากขึ้นในปัจจุบัน

ผู้มีบทบาทสำคัญในการนำพลังงานสะอาดมาใช้ (เช่น Cummins)

ผู้นำในอุตสาหกรรมทางทะเลอย่างเช่นบริษัทคัมมินส์ อิงค์ กำลังอยู่แถวหน้าในการนำเทคโนโลยีพลังงานสะอาดมาใช้ หลายบริษัทในภาคส่วนนี้ต่างก็กำลังทำงานในโครงการต่าง ๆ ที่ผสมผสานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลแบบดั้งเดิมเข้ากับระบบเชื้อเพลิงทางเลือกที่ทันสมัยกว่า ซึ่งกำลังเปลี่ยนแปลงวิธีที่เรือได้รับพลังงานอย่างค่อยเป็นค่อยไป การทำงานร่วมกับหน่วยงานของรัฐบาลจึงกลายเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับบริษัทเหล่านี้ ความร่วมมือดังกล่าวช่วยให้บริษัทต่าง ๆ สามารถดำเนินการภายใต้ระเบียบข้อกำหนดที่ซับซ้อนได้ พร้อมกับผลักดันตัวเลือกเทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ด้านความร่วมมือมีความสำคัญเป็นพิเศษ เนื่องจากผู้ดำเนินการเรือจำเป็นต้องปฏิบัติตามกฎระเบียบการปล่อยมลพิษระหว่างประเทศที่เข้มงวดซึ่งองค์กรเช่น IMO กำหนดขึ้น ตัวอย่างเช่น คัมมินส์ได้พัฒนาเทคโนโลยีลดการปล่อยมลพิษหลายประเภทในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา รวมถึงระบบการลดมลพิษแบบเลือกสรรด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา (Selective Catalytic Reduction) และการอัปเกรดความเข้ากันได้กับเชื้อเพลิงที่มีกำมะถันต่ำ นวัตกรรมเหล่านี้สร้างความแตกต่างอย่างแท้จริงในการช่วยธุรกิจทางทะเลให้สามารถปฏิบัติตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมได้ โดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพในการดำเนินงาน

Cummins

ความท้าทายและแนวโน้มในอนาคต

การสร้างสมดุลระหว่างต้นทุนและความยั่งยืนในการอัปเกรดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

การเปลี่ยนไปใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นนั้น สร้างปัญหาเรื่องต้นทุนที่สำคัญสำหรับผู้ที่ดำเนินการเรือและเรือสำราญ การเข้าถึงเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบดีเซลหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานไฟฟ้ารุ่นใหม่นั้นมักหมายถึงการต้องจ่ายเงินก้อนโตในช่วงแรก และการจะเห็นผลตอบแทนจากการลงทุนนี้ได้จริงๆ ต้องใช้เวลา อย่างไรก็ตาม มีวิธีการที่ชาญฉลาดในการจัดการค่าใช้จ่ายเหล่านี้ หลายรัฐบาลในปัจจุบันเสนอเงินคืนและสิทธิประโยชน์ทางภาษีที่สามารถลดค่าใช้จ่ายในช่วงแรกได้ นอกจากนี้ บริษัทบางแห่งยังมีบริการเช่าอุปกรณ์รุ่นใหม่แทนที่จะขายขาด ซึ่งช่วยให้ค่าใช้จ่ายกระจายไปเป็นระยะเวลานานหลายปี ลองพิจารณาจากตัวเลขของการดำเนินงานจริงแล้วจะพบว่า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเก่าอาจดูเหมือนถูกกว่าในตอนแรก แต่เช่นเดียวกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Cummins ที่เริ่มประหยัดค่าใช้จ่ายได้ภายในไม่กี่เดือนหลังจากที่เริ่มใช้ เนื่องจากประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและการประหยัดพลังงานเชื้อเพลิงโดยรวม ผู้ใช้เรือส่วนใหญ่ที่เปลี่ยนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะใช้จ่ายน้อยลงในระยะยาว และยังช่วยลดรอยเท้าคาร์บอนของตนเองอีกด้วย

การเปลี่ยนแปลงการค้าโลกและความยืดหยุ่นของห่วงโซ่อุปทาน

รูปแบบการค้าโลกกำลังเปลี่ยนแปลง เนื่องจากแรงกดดันเพื่อให้เกิดการปฏิบัติที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพิ่มมากขึ้น และการเปลี่ยนแปลงนี้มีผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อระบบพลังงานทางทะเล อุตสาหกรรมทางทะเลต่างหันไปใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนมากขึ้น ซึ่งหมายความว่าพวกเขาต้องการห่วงโซ่อุปทานที่สามารถรับมือกับความหยุดชะงักได้ดีกว่าที่ผ่านมา โรคระบาดใหญ่ได้เผยให้เห็นจุดอ่อนที่สำคัญในระบบการเคลื่อนย้ายสินค้าทั่วโลก ทำให้บริษัทต่าง ๆ ต้องทบทวนแนวทางในการจัดหาวัสดุที่สำคัญเมื่อมีความต้องการเกิดขึ้น การสร้างห่วงโซ่อุปทานที่แข็งแกร่งขึ้นเกี่ยวข้องกับการกระจายแหล่งที่มาของชิ้นส่วน การลงทุนเพิ่มเติมในโรงงานผลิตภายในประเทศ และการนำเทคโนโลยีเข้ามาช่วยให้การดำเนินงานด้านการขนส่งมีประสิทธิภาพมากขึ้น แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะช่วยเร่งการเปลี่ยนผ่านไปสู่ทางเลือกพลังงานสะอาด แต่ก็ยังช่วยให้ทุกอย่างดำเนินไปได้อย่างต่อเนื่องแม้จะมีปัญหาที่ไม่คาดคิดเกิดขึ้น การติดตามสิ่งที่เกิดขึ้นในปัจจุบันและปรับตัวอย่างชาญฉลาด จะช่วยให้ผู้ประกอบการต่อเรือและผู้ดำเนินการท่าเรือสามารถสร้างอุตสาหกรรมที่ยั่งยืน พร้อมทั้งรักษาการเข้าถึงชิ้นส่วนและเชื้อเพลิงที่จำเป็นได้อย่างต่อเนื่อง