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摘 要：NEDO与株式会社三井E&S合作，成功开发世界上首个以燃料电池（FC）为动力源的轮胎式龙门起重机（RTGC），并在实际的集装箱码头上，进行了模拟货物装卸的实证实验，对起重机的操作和燃料电池组的热管理等进行了验证，并确认其可以适用于实际操作。 关键词：燃料电池、港口、轮胎式龙门起重机、脱碳、三井E&S 世界上首台以燃料电池为动力源的轮胎式龙门起重机实证实验成功 ——为减少港口货物装卸设备领域的温室气体排放做出贡献 NEDO与株式会社三井E&S合作，成功开发世界上首个以燃料电池（FC）为动力源的轮胎式龙门起重机（RTGC），并进行了实证实验。 传统的混合动力型RTGC配备了由柴油发动机等组成的发电机组和锂离子蓄电池（以下简称蓄电池），而本次NEDO将发电机组替换为由燃料电池和储氢罐等组成的燃料电池组，并增加了蓄电池的容量。这样一来，燃料电池组发电产生的能量全部储存在大容量蓄电池中，进而由大容量蓄电池提供电力用于装卸货物，因此使用小型燃料电池组即可稳定运行RTGC。 此外，在实际的集装箱码头模拟货物装卸的实证实验中，NEDO对起重机的操作和燃料电池组的热管理等进行了验证，并确认其可以适用于实际操作。 未来，作为NEDO项目的一部分，株式会社三井E&S将在美国洛杉矶港实施示范项目，以验证新开发的RTGC在实际货物装卸环境下的运行稳定性等。通过这些努力，将为减少港口货物装卸设备领域的温室气体排放做出贡献。
图1本次验证成功的搭载有燃料电池组的RTGC（左：整体图，右：燃料电池组搭载部分） 1 概要 作为集散地的港口，目前亟需减少二氧化碳（CO2）排放，实现零排放。特别是广泛应用于港口的轮胎式龙门起重机（RTGC：Rubber Tire Gantry Crane）以柴油发电机为动力源，是实现脱碳的关键。迄今为止，人们一直在进行混合动力RTGC的开发和搭载二次电池的研究，但混合动力RTGC的主要问题是无法实现零排放，以及搭载二次电池后，运行时间短，充电时间长。 在此背景下，从2021年起，株式会社三井E&S在NEDO的支持下，致力于开发使用燃料电池（FC）作为动力源的RTGC。此次，NEDO和株式会社三井E&S共同研发的世界首台搭载燃料电池组的RTGC的开发和实证试验取得了成功。 2 研究成果 （1）搭载燃料电池组的RTGC的开发 传统的混合动力型RTGC采用由柴油发动机、交流发电机和整流器组成的发电机组作为动力源。装卸货物时，将绳索下放时产生的能量储存在蓄电池中，并与吊装时从发电机组获得的能量一起使用。 与之相比，本成果将发电机组替换为由燃料电池、储氢罐、辅助设备等组成的燃料电池组，并增加了蓄电池的容量。燃料电池组发电产生的能量全部储存到大容量蓄电池中，并仅使用由大容量蓄电池供应的电力来装卸货物。由于增加蓄电池的容量，无需增加燃料电池的输出功率，因此可以缩小设备尺寸；同时能够适应瞬间的功率需求，因此可以稳定运行。由此，成功开发出世界首台搭载燃料电池组的RTGC，实现了燃料电池的小型化和稳定运行（图2）。
图2 燃料电池组外观及设备配置 (2)搭载燃料电池组的RTGC的实证 为了验证新开发的搭载了燃料电池组的RTGC，NEDO进行了货物装卸实证实验。实证实验在株式会社三井E&S的大分工厂（日本大分县大分市）进行，将三井E&S所拥有的试验用RTGC上搭载包括燃料电池组在内的设备，并在实际集装箱码头进行了模拟货物装卸的试验。在实证实验中，验证了起重机的运行、燃料电池组的热管理、冷却系统的可行性、氢气消耗量、燃料电池组与蓄电池之间的能源管理等。结果表明，在所有验证方面，该设备可适用于实际操作。 3 未来展望 作为后续举措，2021年12月，株式会社三井E&S入选NEDO“构建氢能社会的技术开发项目”下的“用于实现北美洛杉矶港口氢能模型商业化的实证项目”。在洛杉矶港口的实证项目中，株式会社三井E&S将收集此次开发的RTGC在实际货物装卸环境下的运行工况的稳定性和加氢方法、频率等数据，为设计改进提供反馈；还计划将港口货物装卸设备（包括RTGC）以及将集装箱进行陆地运输的卡车（拖运卡车）的动力源转换为燃料电池，并在港口进行地产地消型清洁氢供应链的社会实施和实证实验。推进港口装卸设备的零排放，应对加利福尼亚州规定的《清洁空气行动计划》。这将有助于减少港口货物装卸设备领域的温室气体排放。
图3 在洛杉矶长滩港的示范示意图 |
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