“发明家”打造“氢型”航程

然而幸福的国家也并不总是幸运——2008年的金融危机，冰岛在劫难逃；是年9月，冰岛**宣告破产。

即便如此，这个国家还有两样颇有价值的自然资源让我们足以相信它依然是一只“绩优股”——一是鱼，一是可再生能源。作为其主要经济支柱，捕鱼业一度占到冰岛GDP的12%。冰岛同时是全球可持续能源利用的领先国家，可再生能源满足了冰岛80%的能源需求。

而把这两者联系起来的关键词是设计：2007年，冰岛氢能公司利用欧特克解决方案设计出了世界上第一艘配备氢能的商用船。伴随这艘在冰岛语里意为“闪电”的观鲸船的横空出世，鱼与新能源可以兼得。

 
图：美丽的冰岛极光
图片来源：谷歌图片

一斤鱼与半斤石油
当你大快朵颐的时候恐怕很难想到：在餐桌上享用每一公斤鱼，都意味着半公斤石油被消耗掉了——目前，石油是全世界渔船使用的主要燃料。

随着全球石油资源的日益枯竭、气候问题的愈加严峻，人们开始考虑在渔船上采用替代能源。冰岛在这个领域身先士卒。冰岛本国没有石油资源，却拥有丰富的地热资源以及其他可再生能源。而无污染的氢能源目前已经部分取代了汽车上使用的柴油和汽油，这一创举也为冰岛赢得了世界上第一个“氢经济”国家的美誉。

尽管陆上交通已经开始“氢化”，但石油燃料依然是当仁不让的海上霸主。加之冰岛的渔船队是全球最大的渔船队之一，对石油的消耗量与依赖程度可谓居高不下。

三国演义
想实现冰岛全部的渔船上采用氢能源这个伟大的梦想，自然不能单打独斗。冰岛当地的三家公司：研究氢燃料电池的冰岛氢能公司、从事观鲸活动旅游的Elding公司以及冰岛新能源公司联合起来，共同拉起了氢能应用的新序幕。

这三家公司的结缘是因为共同参与了一个叫做SMART-H2的氢能研究项目，而启动合作的标志是由长期以来都专注于开发氢能基础设施装置的冰岛氢能公司为Elding的观鲸船队设计使用氢能的船只。冰岛氢能公司的首席执行官Hallmar Halldors说：“我们的最终目标是捕鱼的时候不再使用石油，而是使用冰岛丰富的可再生能源。”

在冰岛版的“三国演义”在冰天雪地中上演前，还要介绍一位暗中相助的贵人：欧特克。作为全球最大的二维和三维设计、工程和娱乐软件公司，欧特克一直致力帮助全球各地的企业用创新的方式进行设计，其中不乏采用新能源的项目：欧特克曾赞助德国Planet Solar公司建造世界上最大的太阳能动力船，该船计划于2010年实现环球航行；苏格兰的Green Ocean公司则运用欧特克的设计解决方案设计出用于海洋发电的浮动装置，将把海浪此涨彼伏产生的动能转化为清洁能源；借助领先的欧特克数字化样机解决方案，美国的Syncromatics公司首创了以太阳能为电力来源的公交电子站牌。

 “闪电”的数字化设计
Elding在冰岛语中是“闪电”的意思，它也是Elding公司的旗舰观鲸船的名字。这艘重达130吨，可搭乘150名乘客的商用船同时也是世界上第一艘配备氢能的商用船。

冰岛氢能公司为这艘船开发设计了一套完整的船上氢能系统：内部的混合动力系统由一个氢储罐和一套48伏直流电池系统组成，氢储罐通过电源线与燃料电池相连，电池系统通过栅极将电能转换为三相能源。实际上就是燃料电池从储存系统中提取氢，再将之转换成电能。

氢是一种清洁、环保的矿物燃料替代品，燃烧不会形成任何污染物，但处理起来必须格外小心。如果氢和空气以一定比例混合——初中化学课上经典的方程式告诉我们——后果很严重。因此，设计师为防止氢与空气混合花费了大量精力。

冰岛氢能公司采用的欧特克数字化样机解决方案是设计这套独特系统并确保其安全运行的关键。这项技术不但可以帮助他们设计系统，还使他们得以测试系统的运行情况。借助欧特克数字化样机基础的Autodesk Inventor，冰岛氢能公司不仅设计了混合动力系统，还设计了游艇局部的三维模型，用以测试氢能系统的运行情况。冰岛氢能公司充分利用数字化样机，对精确的Elding三维模型进行微调，没有发生任何生产成本，也不会危及项目参与人员或船上人员的安全。

“整套系统的安全是设计的第一要务，而Inventor自带的应力分析工具帮了我们大忙。在设计机箱时，我们必须确保机箱能够承受一定的压力，这样才能排除危险区域发生泄漏的问题，而我们使用Inventor进行了所有关键部件的压力测试。” Halldors介绍。

目前，在船上使用氢能仍处于早期阶段：只是为支持电网运行的辅助发动机提供动力，氢能发电主要用于照明和做饭等。据参加过旅行的人说，这项举措大大造福了游客。当船员发现附近有鲸鱼时，他们就关闭主发动机，给游客创造安静的环境，让他们倾听这些哺乳动物游泳和击水的声音，要是以前的话，这种体验就被底部柴油辅助发动机发出的隆隆声破坏了。

结缘Inventor
Halldors从事氢研究已有十余年，早在20世纪90年代在德国求学时就对使用氢为船舶提供动力进行过研究；而他在职业生涯早期就熟悉欧特克公司的多款产品。他解释道：“我在2001年就开始使用AutoCAD了。在一家工程咨询公司工作时，我就想办法得到了Autodesk Inventor的第一版。”

在设计Elding时，设计师开始只用AutoCAD Electrical设计系统布局图或P&ID图纸；但开始进入储存系统的设计时，Autodesk Inventor的优势就显现出来。设计师们用它设计所有机箱和组件，还有系统内连接储存罐和燃料电池端的所有管道。

“没有 Inventor软件我们大概也能完成 Elding项目，但是有了这款软件，完成的速度可就得以大大提高；2007年10月我们才签订最终合同，而次年4月24日，项目就对外开放了——要是没有 Inventor，这根本就不可能。”

 
氢能应用的梦想
“接下来要将要改造游船的推进系统，这样一来整个旅行都可以使用可再生能源了。而Elding项目的首要目的就是证明我们可以在船上使用氢能，在取得认证后再进一步推进，”Halldors说。

“相对来说，军用船舶的氢能应用要更加先进一些，德国海军潜艇就配备了燃料电池，但将这项技术商业化就是私营企业的责任了。冰岛人很幸运，**和学术界都对氢能应用商业化给予了支持。”

冰岛的目标是到2050年在整个交通系统中普及使用氢能，并利用本地出产的可再生能源支持经济运行。看来，冰岛氢能公司的愿景使冰岛离这一目标的实现又前进了一步。
图片由Elding公司和冰岛氢能公司提供

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