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船舶节能技术:“空气润滑系统”节能4~8%
发表时间:2014/10/14  点击:3226

 随着国际性燃效标准的实施,高效节能的环保船舶的开发一片繁荣景象。在原油价格暴涨的背景下,许多节能技术如今都已经变得经济划算。 
  受到国际性燃效规制和原油暴涨的影响,配备革命性节能技术的船舶接连投入了实用。 
  在新兴市场国家经济发展等因素的带动下,海上运输量正在逐年递增。国际海运的CO2排放量约占世界总量的3%。相当于德国全国的排放量。 
  在这样的情况下,国际海事组织(IMO)于2011年对旨在防止海洋污染的《国际防止船舶造成污染公约》进行了部分修正,出台了世界上第一个针对船舶的国际燃效标准。该标准的约束对象是国际航运船舶,已于2013年1月生效。 
  标准以1999~2008年建造的船舶的单位重量距离(吨海里)的CO2排放量平均值为基准。要求2013年1月以后签约建造的船舶不得低于该基准。基准不仅分阶段逐步强化,还要求现有船舶制定节能航运计划。 
  国际海运的CO2因为难以界定排放的国家,一直在《京都议定书》的适用范围之外。上述标准的出台意味着船舶终于有了正式的排放限制标准。 
  而且,原油价格暴涨也推动了节能技术的开发。船舶的燃料––C重油在10多年前还是每吨100美元左右,现在已经达到了600~700美元。日本海上技术安全研究所理事千田哲也说:“过去因成本限制而见不到天日的节能技术终于也变得划算了”。

  利用气泡减少摩擦 
  日本船舶海洋工学会每年都会评选出“年度船舶”,以表彰具有革新的性的船舶。2013年,大岛造船所为日本邮船建造的运煤船“双洋”荣获了这一奖项。 
  大岛造船所建造的日本邮船的运煤船“双洋”(左)通过采用空气润滑系统(上),节约了4~8%的能源。
  双洋配备了最新的节能设备“空气润滑系统”:其可通过从船底吹送空气,减少船体与水的摩擦阻力,从而降低燃料消耗。由此可使CO2的排放量减少4~8%。 
  但是,从船底吹送空气的鼓风机需要消耗电能。而且,装载的货物越多,吃水(水下部分的深度)越深,船底受到的水压越大,吹送空气时消耗的能量也就越多。在某些情况下甚至可能抵消节能效果。 
  为此,双洋在全世界率先采用了“扫气旁路”。扫气是指因发动机的功率提高,其增压器(涡轮增压器)要向发动机输出压缩空气。近年来,随着增压器性能的提升,扫气有了余量。而把余量扫气转用于空气润滑,就可以减少鼓风机的使用,从而大幅节约能源。 
  减风阻居住区(左,前方)与老式居住区(左,后方)。三井造船的Power Assist Sail(右)根据船舶的大小改变船帆的数量。 
  船舶航行时受到海浪、海风等各种阻力。一般认为,其中船体与海水的摩擦阻力占到了50~80%。作为减少这种摩擦的技术,新的船底涂料也在开发之中。 
  防止藤壶等生物附着的防污涂料、通过使船体表面变得光滑以减少摩擦的低摩擦涂料已经投入了实用。把这样的涂料涂抹在船底,可以收到数个百分点的节能效果。 
  前面提到的千田还表示,新型低摩擦涂料也在开发之中,预计将于几年后投入实用。船舶航行时,与船体接触的海水会卷起微小漩涡。这就是造成摩擦阻力的原因。而使用新型涂料后,高分子(聚合物)会一点点溶解在海水中,可减少漩涡的产生,平稳水流。使用模型的实验显示,摩擦可减少近20%。

  利用风力辅助航行 
  另一方面,活用自然能源的技术也得到了实用化。其代表便是三井造船于2013年完成的“Power Assist Sail(船帆)”。 
  这项技术是利用设置在甲板上的长20米、宽10米的铝制可动帆捕捉风力以补充推动力。可自动根据风向和风速调整帆的角度,有望收到2~5%的节能效果。在遭遇暴风雨和无风的时候,帆可以折叠收起,像普通的船舶一样航行。而且,帆还可以在现有船舶上增设。如果在大型油轮上设置5~6张帆,可节能2%,那么,通过减少燃料费,大约5年即有望收回投资。 

   除了船体等硬件,软件领域也出现了推动节能的动向。 
  日本邮船旗下的MTI的船舶情报组长安藤英幸说:“在实际航行中,相同性能的船舶航行在同一航线中,燃效却能相差30%。如果以天气、海流、船舶航运情况等庞大的信息为依据,计算出最佳的航线和驾驶方法,并通知船舶,就能大幅减少燃料的消耗量。” 
  以天气、海流、船舶航运状态等庞大的信息为依据,计算出最佳航线和驾驶方法,向船舶下达指示 
  过去,在陆上开展船舶航运管理的操作员只是通过一天一封的邮件和传真,定时了解航运情况。但最近两年左右,利用卫星使船舶与陆地保持宽带通信连接成为了可能。 
  陆上可以实时掌握发动机的转数和负荷、船速、燃料消耗量、船体摇摆、波浪和海流的测量值等船舶的航运数据。而船舶也可以得到航线的天气和海流的最新数据。二者通过共享信息,可以制定出安全而且浪费最少的航运计划。 
  作为曾经的世界第一造船大国,日本在船舶建造量上已经败给中韩,现在屈居第三。然而,环境监管的强化和原油涨价等因素或许会给日本带来反击的机会。因为现如今,把节能技术作为强力武器的条件已经齐备。

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