Design and Simulation of a Green Hydrogen-Based Propulsion System for Colombian Navy Marine Vessels
コロンビア海軍船舶向けグリーン水素推進システムの設計とシミュレーション (AI 翻訳)
Walter Naranjo-Lourido
🤖 gxceed AI 要約
日本語
本研究は、コロンビア海軍の小型・中型船舶向けに、PEM燃料電池とスーパーキャパシタを組み合わせたグリーン水素推進システムを設計・シミュレーションした。ガソリンと比較して、水素は燃料質量57%削減、体積18%削減を達成したが、燃料コストは約30%高い。シミュレーションでは、温度安定性や負荷応答が確認された。
English
This study develops and simulates a green hydrogen propulsion system for Colombian Navy vessels using PEM fuel cells and supercapacitors instead of batteries. Compared to gasoline, hydrogen reduces fuel mass by 57% and volume by 18%, though fuel cost is about 30% higher. The simulation shows stable temperature (<80°C) and proper load response under a marine drive cycle.
Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.
📝 gxceed 編集解説 — Why this matters
日本のGX文脈において
日本では船舶の脱炭素が課題であり、水素燃料電池推進は有望な技術だが、本論文はコロンビア海軍を対象としており、日本の実運用条件とは異なる。しかし、スーパーキャパシタを用いたシステム設計は、日本の海洋関連企業や研究機関にとって参考になる。
In the global GX context
This paper contributes to the global push for decarbonizing maritime transport by demonstrating a hydrogen-electric propulsion system with supercapacitors. It provides a detailed engineering design and simulation framework that can be adapted for naval or commercial vessels worldwide, supporting the energy transition in the shipping sector.
👥 読者別の含意
🔬研究者:Provides a detailed engineering workflow for sizing hydrogen marine propulsion systems with supercapacitors, which can inform future research.
🏢実務担当者:Naval engineers can use the methodology to design hydrogen retrofit or new-build powertrains, noting the cost trade-offs.
🏛政策担当者:Highlights the technical feasibility and cost challenges of hydrogen in naval applications, informing subsidy or procurement policies.
📄 抄録（日本語訳）
本研究は、中小型船舶向けのグリーン水素ベースの電気推進アーキテクチャを開発・評価し、コロンビア海軍の運用における脱炭素化を目標としつつ、ガソリン推進と同等の航続距離と性能を維持することを目指す。目的は、プロトン交換膜燃料電池（PEMFC）を動力源とし、従来のバッテリーの代わりにスーパーキャパシタを搭載エネルギー貯蔵に用いる推進システムを設計・シミュレーションすることである。系統的な工学的ワークフローを適用した：基準となるガソリン船のエネルギー需要を定量化し、ガソリンと水素を同等の有効エネルギー基準で比較し、水素貯蔵とコンポーネントのサイジングを解析的に導出し、完全なPEMFCパワートレインを代表的な海事運転サイクル下でMATLAB/Simscapeを用いてシミュレーションし、理論計算と比較した。600ガロンのガソリンを基準とすると、必要エネルギーは24,420 kWh（70%効率で17,094 kWh）であった。相当する水素質量は733.33 kg H₂（70%で513.33 kg）であり、貯蔵容積は1.65 m³を要し、ガソリンの2.27 m³（18%削減）と比較され、燃料質量は733.3 kgでガソリンの1704 kg（57%削減）と比較された。コスト比較では、水素の燃料コスト（USD 2794）がガソリン（USD 2155）よりも高いことが示された。シミュレーションは、運転サイクル下での期待されるPEMFC挙動を再現し、温度は80°C未満で安定し、負荷依存の電流-電圧-出力応答を示した。新規性は、水素PEMFC海事推進システムにおいてバッテリーベースの貯蔵をスーパーキャパシタに統合的に置き換え、現実的な海洋運用における高電力密度と迅速な過渡応答を可能にすることである。 キーワード：グリーン水素、海事推進、PEM燃料電池、スーパーキャパシタ、エネルギー効率、MATLAB/Simscape；脱炭素化。
AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。
📄 Abstract（原文）
This study develops and evaluates a green hydrogen-based electric propulsion architecture for small and medium maritime vessels, targeting the decarbonization of Colombian Navy operations while preserving autonomy and performance comparable to gasoline propulsion. The objective is to design and simulate a propulsion system powered by a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) and using supercapacitors for onboard energy storage in place of conventional batteries. A systematic engineering workflow was applied: the energy demand of a reference gasoline vessel was quantified, gasoline and hydrogen were compared on an equivalent usable-energy basis, hydrogen storage and component sizing were derived analytically, and a complete PEMFC powertrain was simulated in MATLAB/Simscape under a representative maritime drive cycle and compared against theoretical calculations. For a baseline of 600 gallons of gasoline, the required energy was 24,420 kWh (17,094 kWh at 70% efficiency). The equivalent hydrogen mass was 733.33 kg H₂ (513.33 kg at 70%), requiring 1.65 m³ storage volume versus 2.27 m³ for gasoline (18% reduction) and 733.3 kg fuel mass versus 1704 kg (57% reduction). A cost comparison indicated higher fuel cost for hydrogen (USD 2794) than gasoline (USD 2155). Simulations reproduced expected PEMFC behavior under the drive cycle, with stable temperature below 80°C and load-dependent current–voltage–power responses. The novelty is the integrated replacement of battery-based storage with supercapacitors in a hydrogen PEMFC maritime propulsion system, enabling high power density and rapid transient response for realistic marine operation. Keywords: Green hydrogen, Marine propulsion, PEM fuel cell, Supercapacitors, Energy efficiency, MATLAB/Simscape; Decarbonization.
🔗 Provenance — このレコードを発見したソース
- semanticscholar https://doi.org/10.55463/issn.1674-2974.52.12.4first seen 2026-05-15 19:30:19 · last seen 2026-08-11 05:02:06
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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。