日前,某知名英國海事媒體選出了“2021年頭條新聞”,其中包括減排措施與燃料技術,以及郵輪創新。“小翅膀”漁船和“鴨尾”郵輪設計很有意思。先來看看他們選出的頭條,我們也期待你留言,說出你心中的頭條。
帶“小翅膀”的漁船
這是全球第一艘裝有可伸縮艏翼的遠洋拖網漁船。這種創新應用可使船舶油耗降低10%左右。據悉,這艘漁船由挪威Liegruppen AS從土耳其一家造船廠訂購,安裝在船首的水翼將降低船舶晃動和能源消耗,這反過來將大大減少燃油消耗和溫室氣體排放,同時提高船上船員的安全性和舒適性——船舶在航行中越穩定,暈船情況就越少。不僅如此,可伸縮艏翼系統還將使船舶在惡劣海況下保持較高航速。
與現有水平縮回的可伸縮橫搖穩定翼不同,該船裝有的艏翼垂直縮回到船體中,船長只需按下駕駛台觸摸屏上的按鈕,即可展開或收回水翼。
評估氨供應鏈
業界加緊研究氨在新加坡燃料供應鏈中作爲船用燃料的潛力,同時評估安全協議,並調查作爲船用燃料的氨供應水平。很明顯,新加坡處于接收、儲存、消費或裝填氨氣的戰略下遊位置,有潛力發揮關鍵作用。相關合作方也能夠利用各自在氨領域研究的領先經驗,幫助理解氨給新加坡港口帶來的機遇和挑戰。
曼恩能源解決方案公司(MAN Energy Solutions)副總裁布萊恩·斯特加德·瑟倫森(Brian Østergaard Sørensen)說,合適的發動機技術和能源解決方案是關鍵,我們的目標是在2024年交付第一台氨燃料二沖程發動機。“我們期待這項研究使新加坡港受益,因爲新加坡是重要的國際航運中心。”值得一提的是,埃克森美孚(ExxonMobil)在這項研究中也扮演重要角色,這家能源巨頭著重評估新加坡的氨供應鏈體系。
測試純氫發動機
在很多專業人士看來,新的四沖程發動機可以爲船舶發展打下基礎,三菱重工旗下發動機和渦輪增壓公司(MHIET)正在基于四沖程雙燃料發動機技術對純氫氣動力推進進行測試。基于MHIET四沖程往複式GSR系列發動機的改進型單缸發動機缸徑*沖程爲170mm *220mm,經測試,以確定在不排放二氧化碳的情況下實現了100%氫氣穩定燃燒條件。
氫氣具有較寬的可燃性範圍和較高的燃燒波傳播速度,使發動機容易發生異常燃燒,該試驗使用了GSR系列發動機,修改了燃料供應、點火、進氣閥關閉定時和最佳燃燒過量空氣比的方法,以確定確保僅氫氣燃燒和預混合燃燒穩定燃燒條件。MHIET打算積累更多測試數據,從而實現多缸氫發動機,目標是在2030年之後生産具備“氫經濟性”的發動機。
未來,MHIET還將利用氫發動機提供分布式能源解決方案,利用太陽能、電池、氫發動機實現自我維持的電力供應,有助于實現能源穩定和無碳經濟。
聚焦新加坡
作爲世界上最大的加油站和最繁忙的航運樞紐之一,新加坡港是全球供應鏈的關鍵。我們常說,如果你想了解當前海運市場,不妨看看新加坡。在航運脫碳推動下,新加坡已成爲東南亞液化天然氣(LNG)加注中心,不遺余力地提高新加坡港LNG儲存和供應能力。這與航運市場發生的變化一致。如今,很多雙燃料動力集裝箱船、油船和散貨船正在被建造或改裝。
當然,新加坡還在關注更多的替代燃料市場,爲未來投資和研究低碳和無碳能源做准備。這可以從建設綠色氨供應鏈的幾項努力中看出。比如馬士基與Fleet Management Limited、吉寶、零碳航運研究中心、住友商事和雅苒國際合作,研究在新加坡港口進行船對船綠色氨加注的可行性。新加坡海事和港務局也已加入“Castor倡議”,參與開發一種氨燃料油船,目標是在2024年之前將其技術商業化。
拖船先行
比利時發動機制造商ABC公司正在開發氫發動機。燃料靈活性和可持續性是ABC公司發動機開發的核心價值,其中一個項目就是BeHydro開發的氫動力雙燃料發動機(ABC和CMB的合資企業)。
在項目推進過程中,BeHydro被授予了原則性批准(AiP),用于開發2.6MW氫動力雙燃料發動機,首批機組將安裝在拖船上,預計將二氧化碳排放量減少85%左右,並在沒有氫的情況下提供燃料靈活性。中速發動機技術的可用性對于氫作爲清潔替代燃料的發展至關重要。
有專家評論了BeHydro發動機的推出:“對于內河和鐵路上的可持續交通方式來說,朝著節能發動機邁出第一步是非常重要的,我們相信,遠洋船舶也將在不久的未來使用氫燃料作爲動力。”ABC公司表示,該發動機基于成熟的柴油發動機技術,因此非常安全、易于操作,而且投資成本相對不高。
環保渡輪“3in1”
Wasaline公司運營的渡輪“Aurora Botnia”輪將成爲地球上最環保的客船之一。這艘獨特的渡輪將混合使用LNG、電池和液化沼氣。Wasaline公司首席執行官Peter Ståhlberg強調,混合使用電池、LNG和沼氣意味著渡輪預計可減少50%的二氧化碳,燃料成本預計將下降 40%。“年輕一代要知道碳足迹。我們必須盡自己的一份力量,並表明我們正在盡可能地減少碳排放。”
在“Aurora Botnia”輪上,瓦錫蘭提供的混合動力推進解決方案包含四台瓦錫蘭31DF型雙燃料發動機,能夠同時使用LNG和沼氣。同時,瓦錫蘭還提供了儲存、供應和控制系統,以及推進器、催化器、控制器及集成電氣和自動化系統。這包括一個能源和電力管理系統,以優化混合LNG/沼氣發電解決方案的運行。盡管如此,Peter Ståhlberg還提到了些許挑戰,他說:“沼氣幾乎等于零排放。但是獲得沼氣是一個挑戰,因爲它必須被液化,而目前在芬蘭的産量還不夠。好消息是,生産沼氣的工廠距離港口僅10公裏。在1-1.5年內,它的産量應該足夠我們使用。Wasaline的目標是將沼氣與LNG混合,對于我們的品牌來說,讓渡輪盡可能環保非常重要。”
電池將通過自動插入系統充電。這意味著渡輪在抵達後立即插入並開始在港口充電。“這是一個非常快的系統。而考慮整個供應鏈,就應該使用該地區渦輪機的綠色電力進行充電。”
球艏和鴨尾
維京郵輪正通過優化船體、創新推進技術和鴨尾船尾轉向環保運營。
與其姊妹船一樣,“Viking Venus”輪由兩台節能型的MAN 9L32/44CR和兩台MAN 12V32/44CR發動機提供動力(分別爲9缸和12缸)。它們在柴電推進裝置中提供23520kW的組合輸出,船舶最大航速爲20節。尤爲值得一提的是,該船具有優化的流體動力學以減少燃料消耗,不僅設計了球鼻艏,還有一個鴨尾船尾,估計將産生推進力所需的功率降低了5%到7%。而在港口可用的情況下,船舶可以連接到岸電以在靠岸時實現零排放。
在談到 “綠色打造”時,維京郵輪工程副總裁理查德·古德溫(Richard Goodwin)說:“球鼻艏旨在改變船舶在水中移動時産生波浪的方式。如果沒有球狀船首,將有一個非常大的船首波,這會導致很大阻力。在船尾有一條鴨尾,看起來像一個平台,旨在平滑船只的尾流並使用更少的電力。”
另一項節能創新在于推進和操縱系統。推進裝置將螺旋槳和方向舵整合在一個單元中以提高水動力效率,裝置包括六葉固定螺距整體螺旋槳。“我們是第一家采用該系統的郵輪公司。螺旋槳和方向舵幾乎相互接觸,水以比正常情況更有效的方式繞過方向舵。該系統爲我們節省了3%-5%的燃料。”“Viking Venus”輪還配備了Eniram系統——從傳感器獲取數據並繪制所有細節,包括速度和發動機效率,以幫助生産線測量燃料消耗並確定可以提高效率的地方。
電氫視距離而定
Green City Ferries正在開發一種可以使用電池或氫氣運行的零排放快速渡輪。據悉,該渡輪是專門爲城市水道通勤建造和設計,將使用水翼技術,最多可搭載150名乘客。
Green City Ferries董事長Hans Thornell表示,距離小于15海裏最好使用電池,能源成本非常低,但對于超過15海裏距離,我們需要氫氣。“如果運營商部署的船只想接送在斯德哥爾摩上下班的乘客,那麽就會使用電池,但如果要在斯德哥爾摩周圍更廣泛的群島中使用,則需要氫氣。”
實際上,Green City Ferries是一家系統集成商,爲船舶提供零排放動力傳動系統、電池和氫氣基礎設施及長期融資。“我們不僅提供船只,還會提供充電基礎設施。我們有集裝箱化解決方案,它從一個集裝箱內充電,集裝箱內有一個連接到高壓電網的充電站。或者,我們提供氫氣電解槽,這也是一個容器化的解決方案。”Hans Thornell強調了使用集裝箱充電解決方案的優勢,“建立這種基礎設施更便宜、更容易,而且還可以移動——例如,如果開辟一條新的渡輪航線,我們可以將‘電與船同步轉移’。”
韓國電船內核
韓國計劃用全電動船取代多達140艘國內航行常規動力渡輪,以減少韓國溫室氣體排放,目前,計劃中的第一艘船正在建造,預計到2030年,另外139艘全電動渡輪將取代釜山港務局的現有船只。
第一艘渡輪爲40米長的雙體設計,可在釜山南北港口之間運送多達100名乘客和5名船員,平均航速爲13節。對于該項目,ABB將提供端到端的電力和推進解決方案。據悉,這艘雙體船渡輪將由兩個1068千瓦時電池組供電,這將爲渡輪提供足夠的電力來完成最多四次返程,然後在船只過夜停靠期間,從岸上獲得電力補給。ABB船載直流電網配電系統將確保將電池輸出輸送到船舶的子系統,而PEMS電力和能源管理系統將控制整體配電、提高容錯能力並提供高度的可靠性。也就是說,一旦投入運營,這艘渡輪將受到ABB Ability運營中心和遠程診斷工具的遠程監控和支持。
在另一項舉措中,ABB推出了排放監測系統,預計將幫助這項計劃實現脫碳目標。ABB開發了一個用于連續排放監測的集成單元,這是用于監測硫氧化物和二氧化碳水平的多組分分析儀,將樣品處理組件和分析儀模塊集成在一個獨立的機櫃中,旨在提供連續的實時排放數據。
箱式電櫃
除一些重要樞紐港(鹿特丹港)和一些班輪公司對集裝箱充電系統感興趣之外,嘉年華郵輪也在關注這項創新技術。
所屬嘉年華郵輪的阿依達郵輪(AIDA Cruises)簽署的一項協議顯示,將開始在船隊上安裝锂離子電池存儲系統。阿依達郵輪的電氣化試點項目將測試該系統有關蓄電池電力的使用,用以一長段時間從事無排放的船舶運行,以及滿足船上能源需求。
“電池的廣泛采用在很大程度上受到電池系統和相關容器集成的高成本的限制。因此需要開發新的創新解決方案來降低這些成本。此外,需要克服以下挑戰才能消除當今的混合動力和電氣化障礙:與汽車、電池和電網儲能等其他應用相比,特定的安全設備和傳感器導致海運業的資本支出更高。電池充電的基礎設施通常需要昂貴的升級,而且由于海上船只(例如渡輪)的充電窗口較短,因此需要更強大、更快速的充電器。”Spear Power Systems公司高級項目經理肖恩·懷特(Shaun White)解釋了由歐盟委員會“地平線2020計劃”資助的直接項目如何通過可更換集裝箱電池爲內河和沿海航運供電時說。
“電池更換在很短的時間內完成,使船舶能夠快速離開碼頭。能源即服務平台將提供衆多行業領先功能,例如位置規劃、基礎設施部署、收費策略和收入管理方法,旨在爲船東提供有利可圖且可持續的交換服務。當一艘電動船到達電池更換站時,供應商將已放電的集裝箱更換爲預先充電的集裝箱,卸下的電池會離線充電。這是一種針對成本和操作進行了優化的可更換集裝箱式儲能系統。我們將提供標准化的岸上基礎設施支持港口充電和卸貨的運營使用,並確保最終用戶以具有競爭力的價格獲得所需的清潔能源。嘉年華郵輪和鹿特丹港對降低電池成本以及海運業的電氣化和數字化有著直接的利益。”