航天技术用于航运： 欧盟资助的NavHyS项目由14家欧洲机构组成联合体，由阿丽亚娜集团（ArianeGroup）牵头。项目要开发一套液氢（LH₂）储存和燃料系统，安装在甲板以下。首个应用场景是服务海上风电场的运维服务船（SOV）。

在这次访谈中，阿丽亚娜集团的Lennart Seifert和Gustavo Moreno介绍了火箭技术如何适配船舶。他们还谈到，要让液氢在航运脱碳中大规模发挥作用，政策和经济层面需要做什么。

H₂News： Seifert先生，航运业目前占全球CO₂排放量的2.6%。如果把它看作一个国家，在全球排放国中可以排到第六位。您认为这个行业的脱碳力度够吗？

Lennart Seifert： 过去几十年，国际和欧洲层面都迈出了重要的几步。我2008年入行，当时正值经济危机，降低燃料消耗的压力越来越大。这种紧迫感一直延续至今。监管方面也有不少进展，比如出台了具有约束力的温室气体减排措施。

在我看来，航运业现在必须主动为下一步做准备。其中最关键的是，强制性地逐步淘汰传统燃料。只有改用替代燃料，航运业才能大幅降低排放，在脱碳中承担起应有的份额。

H₂News： 氢是替代燃料之一。目前它作为船用燃料的普及程度如何？

Seifert： 在航运领域，氢早已不是小众选项。目前已有多种船舶投入使用，既有商用船，也有公务船。它们使用燃料电池，或是改装后的氢燃料内燃机。

不过，目前的应用规模仍然有限，尽管已有一些很有前景的试点项目。原因不在于技术不成熟，而在于运营层面。常温下，氢与传统燃料相比，提供同样的能量需要大得多的体积。这是氢分子的天然特性。此外，船用氢的供应链也还不成熟。

H₂News： NavHyS选择了液氢。Moreno先生，与甲醇、氨或LNG等替代方案相比，液氢有哪些优势？

Gustavo Moreno： 我们在航天领域有阿丽亚娜项目的经验。这让我们发现，液氢几乎无所不能。我们认为它是航运脱碳的关键，主要有四点原因。第一，能量密度极高，达33.3 kWh/kg。第二，可以大批量高效处理。第三，纯度天然很高。第四，也许是最重要的一点，它有实现零排放的潜力。

压缩氢、液态有机氢载体和固态储氢的能量密度要低得多，同时还各有局限，比如要管控高压风险、需要转化回氢气，或者要用笨重的安全容器。氨的功率体积比有竞争力，但毒性大，还需要转化回氢气，劣势相当明显。

当然，液氢也有挑战，比如低温条件，以及供应链尚不成熟。而这正是NavHyS要解决的问题。

H₂News： Seifert先生，该项目获得欧洲地平线（Horizon Europe）科研创新计划500万欧元的资助。这笔欧盟资金对项目开发意味着什么？

Seifert： 资助来自清洁氢能伙伴关系联合事业体（Clean Hydrogen Partnership JU），出资方是欧盟和多家企业。有了这笔资助，企业更容易携手研发新的氢能技术。没有它，这个项目很可能根本启动不了。

资助降低了新技术的研发风险，也促进了各行业之间知识和技能的交流。这增强了欧洲在氢能领域的实力。同时，它让我们不局限于技术本身。项目会把整个应用生态一并考虑进来。

H₂News： 阿丽亚娜集团主要以航天和国防业务闻名。它为什么会出面牵头这个项目？

Seifert： 阿丽亚娜集团研发液氢技术已有40多年，服务于欧洲运载火箭。从首次投入使用的阿丽亚娜1号，到现在的阿丽亚娜6号，液氢技术一直是我们技术组合的核心。

Moreno： 正是这些工程积累，让我们在液氢驱动系统及许多衍生领域积累了专业知识。如今，欧洲越来越多的项目借助液氢推动工业脱碳。我们看到，航天系统设计中的核心原理，也正在成为其他行业的重要推动力。我们相信，与其他大型产业伙伴一起，我们能为能源转型作出重要贡献。NavHyS就是这样的尝试。

H₂News： 该架构的核心之一，是一台改造自阿丽亚娜6号项目的液氢泵。Moreno先生，航天用的泵要用到船上，需要经过哪些开发步骤？

Moreno： 改动源于两种场景的要求不同。在运载火箭上，涡轮泵的任务是向燃烧室供应液氢和氧化剂（液氧，LOx），让火箭点火后很快获得大推力。这套系统以性能最优为目标，只需满足很短的使用寿命，因为燃料在上升阶段几分钟内就烧完了。

液氢动力船则不同。泵系统既要反应足够快，满足船上各类用户的需求，也要能推动船舶前进，但只需要逐步供给。像NavHyS研究的这类船舶，平均任务时长以周计，而不是以分钟计。因此，我们要相应地调整泵系统。我们要验证现有泵设计的性能，确认它能适应新的运行条件，并在缩比的燃料系统模型中测试其功能。这些工作都在NavHyS项目中进行。

H₂News： 还有哪些航天领域的技术知识用到了这个项目里？

Moreno： 简单来说，可以分为两类。一类是系统和产品层面的技术能力，另一类是把液氢用作燃料的通用知识。前者体现在适配液氢的设备和技术上，比如泵、阀门、输送管线、换热器和隔热方案。后者不一定以成品形式呈现，但关系到如何理解和评估液氢作为能源的热力学特性和行为。

H₂News： 与传统柴油舱相比，液氢储罐需要更多空间。Seifert先生，你们怎么应对？

Seifert： 用液氢做燃料，有两个难题。第一，出于安全考虑，不能使用传统的、与船体一体化的燃料舱。第二，液氢储存系统需要额外的空间，而放在甲板以下，又有严格的安全要求。

不过，NavHyS以一艘参考船为基础形成了船舶概念，并证明同一类型的船既可以用传统动力，也可以用液氢动力。

在运营上，体积需求更高意味着作业灵活性会受限，也就是加注更频繁。在净体积需求大致相同的情况下，这艘船要比使用传统燃料时更频繁地加注。这需要相应的基础设施，对此的研究也是NavHyS的一部分。为此，NavHyS还借助了与其他欧洲项目的协同，比如DelHyVEHR，来规划所需的基础设施。

H₂News： 液氢必须在零下253摄氏度储存。Moreno先生，船上如何解决由此带来的安全和材料问题？

Moreno： 凭借多年的航天经验，我们已经开发出很多方案，能让氢保持液态，并在安全条件下输送。这包括合适的材料和隔热方案，以及用于复杂燃料系统建模的仿真工具。阿丽亚娜集团提供的能力形式多样，有成品或材料、自有的设计和建模工具，也有实验测试设施。

这也说明了NavHyS联合体中各个伙伴的能力是如何相互衔接的。液氢储罐的设计由意大利伙伴Gas and Heat S.p.A.负责，他们在建造低温气体船用储罐方面经验丰富。法国伙伴必维集团（Bureau Veritas）负责系统的初步评估，也就是原则性认可（Approval in Principle）。目的是确保设计符合IGF规则（《国际气体燃料或其他低闪点燃料船舶安全规则》）的安全和监管标准。

H₂News： 项目将持续到2027年底。到那时，技术应该达到什么水平？

Moreno： 在系统层面，目标有两个。一是取得液氢储存、燃料供应系统及其船上集成的原则性认可。二是用缩比演示装置验证氢气分配系统的技术可行性。加注站、燃料罐设计，以及所需的加注规程，都将推进到技术成熟度6级。

演示装置比参考船小，但配有液氢处理和分配所需的主要部件。它会模拟液氢从主储罐输送到船上各用户的过程。测试结果要证明，所选设备能在特定的压力、温度和流量下供应氢，同时保持合理的运行水平。

H₂News： 说到加注站。欧洲港口的液氢加注基础设施目前还很少。Seifert先生，这会对计划中的应用产生什么影响？

Seifert： 没有船东会订造一艘因缺少加注设施而无法使用的船。对液氢动力船来说，这首先意味着航行区域取决于燃料的可得性。液氢也可以走公路运输，这样没有固定设施的港口也能到达。但这同时意味着，运输距离更长，燃料总体成本会比使用NavHyS规划的工业加注站更高。

目前，氢的价格本来就太高，无法与传统燃料竞争。在基础设施还有待建设的阶段，关键是盯紧燃料的成本结构，并加以调控，让氢保持竞争力。这样，即使没有固定设施，我们也能灵活地为船舶供应燃料。

H₂News： 我们来谈谈展望。2027年项目结束后，下一步是什么？

Seifert： 我们希望借助NavHyS，到2030年推动所有产品部件实现工业化。船上配备储罐和燃料系统，岸上建成首座工业加注站，然后开始首次商业运营。在运营上，我们希望把加注速率从目前的每小时10吨提高到最高20吨，并把船舶的自主运行时间从大约两周延长到一个月。我们希望这项技术能服务尽可能多的客户，适用于所有船型和加注规模。

尤其值得关注的是，它能适配更大的船型。因为大型船舶可能是低压储罐和燃料系统的最大受益者。不过，这项技术原则上不限于船舶。公路和铁路运输，以及航空业，也可以从中受益。

我们预计，这一技术模块最多可使欧盟境内的排放量减少0.4%。长期来看，它要走向全球。我们预计，2035年至2040年先在欧洲范围内首次应用，到2050年，应用规模将是首次应用时的两到三倍。

H₂News： 最后一个问题：政治和经济层面要做些什么，才能让液氢在航运中得到全面应用？

Seifert： 我认为，需要有更多像NavHyS这样的项目，用有说服力的方案去打动市场。

在我看来，需要在几个方面继续推进。一是通过研发和工业化，让技术更可靠。二是激励终端用户投资氢能技术，以保障销售市场。三是投资建设必要的基础设施。