Okręty podwodne produkcji tkMS oferowane Polsce w ramach programu Orka są standardowo wyposażone w system AIP PEMFC. Na zdjęciu jednostka typu 212A pierwszej serii.

W toczącej się obecnie w Polsce debacie na temat realizacji projektu pozyskania okrętów podwodnych nowego typu Orka, górę wzięły ostatnio zagadnienia gospodarczo-ekonomiczne, spychając na plan dalszy problematykę wyposażenia nowych jednostek. A przecież to ono decydować będzie o przetrwaniu załóg w ramach podwodnych misji, nie mówiąc już o skrytym dojściu do rejonu odpalenia pocisków manewrujących. Mowa tu o układzie napędowym Orki, ważnym elemencie okrętowej układanki systemów, zapewniających skrytość działań na płytkim i małym, a zarazem trudnym do prowadzenia podwodnych operacji, Bałtyku.

Oczekiwania przyszłego użytkownika Orki określają konieczność wyposażenia jej w system napędowy działający bez dostępu powietrza, co dzisiaj jest już standardem dla nowoczesnych okrętów podwodnych o napędzie konwencjonalnym. System ten, określany jako AIP (Air Independent Propulsion), eliminuje konieczność wychodzenia okrętu podwodnego na głębokość peryskopową w celu ładowania baterii akumulatorów pod chrapami, ale przede wszystkim gwarantuje jednostce długotrwałe i nieprzerwane przebywanie w zanurzeniu. Każdy z oferentów Orki proponuje w tym zakresie inne rozwiązanie.
Niemiecki holding stoczniowy thyssenkrupp Marine Systems (tkMS) oferuje sprawdzony na okrętach system AIP, w którym energia elektryczna wytwarzana jest w elektrochemicznych ogniwach paliwowych. Szwedzki koncern Saab poszedł w kierunku innego rozwiązania i proponuje AIP, którego główny komponent stanowi silnik systemu Stirlinga. Z kolei francuska Naval Group (dawniej DCNS) proponuje okręty wyposażone w prototypowy system AIP, w którym energia elektryczna wytwarzana ma być także w ogniwach paliwowych, ale niezbędny do ich zasilania wodór produkowany będzie na okręcie w procesie reformingu oleju napędowego.
Każdy z producentów zapewnia o doskonałości oferowanego systemu, choć różnią się one zasadniczo nie tylko konstrukcją, ale przede wszystkim rodzajami zasilania i magazynowania paliw, sprawnością oraz sygnaturą pól fizycznych. Różnice te nie powinny pozostawać bez znaczenia przy wyborze okrętu dla Marynarki Wojennej RP.

Zanim Orka wyjdzie w morze…

Niemiecki system AIP PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Full Cell) jest bez wątpienia najbardziej wyrafinowanym technicznie systemem tego typu na świecie. Jest także najbardziej rozpowszechnionym systemem AIP użytkowanym na okrętach podwodnych, w tym jedynym we flotach NATO. Jest standardowo montowany na jednostkach typów 212A, 214 i jego odmianach, jak również na izraelskich typu Dolphin drugiej serii oraz opcjonalnie na okrętach typu 209. Kolejna generacja tego systemu trafi także na okręty typu 212CD (Common Design), które zamówiły Norwegia i Niemcy. Do udziału w tym międzynarodowym projekcie zaproszono także Polskę i Holandię. Łącznie, niemiecki system wykorzystywany jest obecnie na 26 okrętach, a kolejnych 11 znajduje się w różnych stadiach budowy.
Wytwarzanie energii elektrycznej następuje w nim w ogniwach paliwowych z polimerową membraną elektrolityczną (PEMFC), w procesie chemicznym poprzez syntezę tlenu i wodoru. Produktem ubocznym tej reakcji jest woda o temperaturze około 80°C. Proces jest bezgłośny i nie wymaga dodatkowych energochłonnych urządzeń wspomagających, które mogłyby generować zgubne dla misji okrętu dźwięki i drgania.
Niezbędny do reakcji tlen przechowywany jest w postaci skroplonej w zbiorniku kriogenicznym. Zapotrzebowanie na tlen do reakcji wynosi zaledwie 0,4 kg/kW i jest najniższe wśród systemów AIP oferowanych w programie Orka. System jest zasilany wodorem bezpośrednio z cylindrycznych zbiorników rozmieszczonych na zewnątrz kadłuba mocnego okrętu, w których jest on przechowywany w postaci hydratów metali, powstających w procesie adsorpcji wodoru przez związek metalu. Taki sposób magazynowania wodoru nie tylko gwarantuje całkowite bezpieczeństwo jego transportu i użytkowania na okręcie, ale umożliwia także potrojenie objętości wodoru w stosunku do jego ilości przechowywanej w stanie ciekłym w zbiornikach o takiej samej wielkości. Rozmieszczenie cylindrów z wodorem na zewnątrz kadłuba mocnego nie utrudnia także w żaden sposób manewru kładzenia okrętu na dnie, co w warunkach Bałtyku nie jest rzeczą sporadyczną.
Bezpieczeństwo takiego rozwiązania testowano poprzez przestrzelenie cylindra wypełnionego hydratami. Do eksplozji nie doszło. Mimo to, co jakiś czas pojawiają się w polskiej prasie komentarze podważające bezpieczeństwo takiego rozwiązania, choć opiniom takim przeczą decyzje państw, w tym pięciu NATO, które zdecydowały się na włączenie do składu własnych flot okrętów podwodnych wyposażonych w niemiecki system AIP. Tam od dawna wiedzą, że woda, tak jak hydraty metali, też zawiera wodór, a mimo to jest bezpieczna.