我們知道，國(guó)際海事組織的目標(biāo)是到2050年減少50％的二氧化碳排放量，航運(yùn)業(yè)已經(jīng)將目光從液化天然氣逐漸轉(zhuǎn)移到電力推進(jìn)，混合電能動(dòng)力將成為推進(jìn)動(dòng)力的未來(lái)。

就現(xiàn)在的過(guò)渡期而言，總部位于漢堡的PT-Shipmanagement總經(jīng)理帕特里克托爾認(rèn)為：“現(xiàn)實(shí)情況是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)論采用何種配置，都仍將是目前船舶推進(jìn)的主動(dòng)力。簡(jiǎn)而言之，就目前的技術(shù)而言，從燃料到電力的轉(zhuǎn)換效率不是很高。”

盡管如此我們?nèi)匀幌嘈乓夯�天然氣�?dòng)力時(shí)代將會(huì)到來(lái)，但在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完善之前它將會(huì)有一段過(guò)渡期。“將有一種更智能的方法來(lái)安排推進(jìn)系統(tǒng)以滿足特定船只的需求，”Toll補(bǔ)充道。 “我們將看到使用電池的混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)和可能會(huì)使用生物燃料柴油發(fā)動(dòng)機(jī)”。

混合應(yīng)用

設(shè)備制造商已經(jīng)擴(kuò)展其產(chǎn)品系列以適應(yīng)混合應(yīng)用。羅爾斯·羅伊斯公司于今年9月推出了最新的液化天然氣燃料船用發(fā)動(dòng)機(jī)系列，同月還推出了新型吊艙推進(jìn)系統(tǒng)ELegance。

ELegance吊艙 - 一個(gè)帶有開(kāi)放式螺旋槳，另一個(gè)帶有管道 - 具有“雙尾”概念，可提高效率，同時(shí)可顯著減少氣蝕引起的噪音和振動(dòng)。全新的集成式船體配件接口可以使用緊湊的頭箱，最大限度地減少阻力并進(jìn)一步提高船體效率。它還允許調(diào)整吊艙的高度和傾斜度，使船員能夠?yàn)榇�舶選擇最佳的螺旋槳尺寸。

羅爾斯·羅伊斯公司正在進(jìn)一步推出一種基于鋰離子的船舶儲(chǔ)能系統(tǒng)，稱為SAVeEnergy，這是一種液冷式模塊化蓄電池系統(tǒng)，符合國(guó)際零排放推進(jìn)系統(tǒng)法規(guī)。開(kāi)發(fā)工作部分由挪威研究理事會(huì)的ENERGIX計(jì)劃資助。 ColorLine，Norled和挪威沿海行政管理公司一直是其發(fā)展的合作伙伴，預(yù)計(jì)適用于各種船舶應(yīng)用，包括渡輪，游輪和多用途船舶。

羅爾斯·羅伊斯執(zhí)行副總裁，電氣、自動(dòng)化與控制- 商業(yè)海事部門的AndreasSeth說(shuō)：“船舶的電氣化正嶄露頭角。從2010年開(kāi)始，我們交付的電池系統(tǒng)總共約為15MWh。然而，現(xiàn)在僅在2019年我們正在申請(qǐng)專利的SAVeEnergy的潛在部署為10-18MWh。“在混合解決方案中結(jié)合LNG或柴油動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，Seth說(shuō)SAVeEnergy將提高效率并減少排放并且可以耦合與大多數(shù)類型的推進(jìn)裝置。

Becker Marine Systems也在追求電池技術(shù)。該公司繼續(xù)開(kāi)發(fā)其COBRA海事電池系統(tǒng)，據(jù)稱，該系統(tǒng)是市場(chǎng)上最緊湊的系統(tǒng)。COBRA目前正在獲得BV國(guó)際檢驗(yàn)集團(tuán)和DNV GL的型式認(rèn)可。原則上，它可以在任何船舶上使用，并且根據(jù)類型和應(yīng)用，作為混合/電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，調(diào)峰緩沖器或能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的一部分。可能的應(yīng)用包括近海船只，港口和工作船，巡邏和消防隊(duì)船，客船和汽車渡輪。

“目前作為小型渡輪的主要能源安裝，獨(dú)特的設(shè)計(jì)為過(guò)去困擾鋰離子電池系統(tǒng)的許多問(wèn)題提供了解決方案，如空間，重量和直接水冷，”銷售人員MikePevey說(shuō)。Becker Marine Systems USA總監(jiān)。 “COBRA是一種先進(jìn)的概念，采用久經(jīng)考驗(yàn)的18650鋰離子電池技術(shù)，并考慮到海上作業(yè)和分類的特殊要求。任何規(guī)模的電力存儲(chǔ)都可以通過(guò)在高達(dá)1,000VDC的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)柜中自由配置模塊化單元，包括集成和單獨(dú)控制的冷卻設(shè)備。

渡輪裝置適用于WattenFährlinienGmbH旗下的水上出租車Liinsand。該船目前超過(guò)了所有當(dāng)前和計(jì)劃的IMO環(huán)境法規(guī)，并使用兩個(gè)冗余的混合動(dòng)力柴油推進(jìn)系統(tǒng)，兩個(gè)螺旋槳，兩個(gè)Becker舵和兩個(gè)50kWh的電池系統(tǒng)。

向電池技術(shù)的轉(zhuǎn)變是BeckerMarine Systems不斷努力提高效率和減少排放的延續(xù)。該公司發(fā)明了HighLift Flap Rudder，并且方向舵一直是其核心業(yè)務(wù)。除了最初的FlapRudder之外，Becker還發(fā)明了TwistedLeading和TrailingEdge Rudder技術(shù)。它擁有SchillingRudder專利，是KingSupport Full Spade Rudder，Heracles封閉連桿Flap Rudder和舵燈技術(shù)的設(shè)計(jì)者。該公司還提供標(biāo)準(zhǔn)的NACA和空心型舵。

MewisDuct®于2008年推出，主要針對(duì)油輪和散貨船市場(chǎng)，最高可達(dá)17節(jié)，通過(guò)每艘船的測(cè)試結(jié)果證實(shí)平均節(jié)省6.5％的燃油。 “到目前為止，我們已售出超過(guò)1,000臺(tái)，”Pevey說(shuō)。該公司的MewisDuct Twisted隨后于2012年推出了集裝箱船和渡輪等高速船。“對(duì)于環(huán)境，我們很高興地報(bào)告說(shuō)，MewisDuct每年減少二氧化碳排放量約600萬(wàn)噸或更多。”

推進(jìn)器技術(shù)

Schottel推出了一系列新的方位推進(jìn)器，它表現(xiàn)出無(wú)限的靈活性，滿足了發(fā)動(dòng)機(jī)功率等級(jí)變化，新的冰級(jí)規(guī)則以及電動(dòng)或混合驅(qū)動(dòng)船舶趨勢(shì)的要求。所謂的M系列包括三個(gè)方位推進(jìn)器尺寸，功率范圍為500至1,000kW。模塊化系統(tǒng)確保任何船舶設(shè)計(jì)的靈活性，提供三個(gè)水下齒輪模塊，不同的安裝類型和各種電源選項(xiàng)。

Marine的副首席執(zhí)行官兼總裁Hans Laheij表示，Schottel認(rèn)為新的混合動(dòng)力概念是船東降低運(yùn)營(yíng)成本和排放的絕佳機(jī)會(huì)：“在應(yīng)用這些新概念時(shí)，船員必須接受過(guò)混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的培訓(xùn)。船舶設(shè)計(jì)需要進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)混合部件的集成。與此同時(shí)，節(jié)省燃料和減少排放可以在船舶運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)一步節(jié)省成本。“

因此，Laheij看到了更多基于替代燃料和電池操作的新概念。例如，Schottel正在為挪威船舶運(yùn)營(yíng)商Fjord1和由TorghattenNord運(yùn)營(yíng)的燃?xì)? 電動(dòng)混合LNG渡輪提供高效率的RudderEcoPeller®，一種方位推進(jìn)器，用于零排放電池輪渡。

與此同時(shí)，CaterpillarMarine發(fā)布了最新一代方位推進(jìn)器MTAv3。通過(guò)引入混合接口，新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械和電力之間的切換能力。該公司注意到混合動(dòng)力系統(tǒng)的諸多優(yōu)勢(shì)，包括更高的平均發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，更少的主發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間，最大的正常運(yùn)行時(shí)間和更高的冗余。

新前沿

開(kāi)發(fā)工作仍在繼續(xù)，利比里亞注冊(cè)局首席執(zhí)行官斯科特·伯格龍指出，該行業(yè)已經(jīng)在設(shè)計(jì)新技術(shù)以減少二氧化碳以及氮氧化物和硫氧化物含量方面超越了2020年的硫含量。 “雖然液化天然氣作為燃料是已經(jīng)可以獲得和監(jiān)管的一種選擇，但正在進(jìn)行的項(xiàng)目包括其他推進(jìn)類型，如全電動(dòng)，柴油可再生能源，核能，燃料電池，混合動(dòng)力和燃?xì)廨啓C(jī)。”

例如，Bergeron指出，“在9月舉行的國(guó)際海事組織貨物和集裝箱運(yùn)輸會(huì)議上，同意優(yōu)先考慮起草使用甲基/乙醇燃料的船舶技術(shù)規(guī)定的工作，因此明確表明- 由于工業(yè)需求- 甲基/乙醇燃料現(xiàn)在被列入IGF（國(guó)際天然氣燃料）規(guī)范的最高優(yōu)先級(jí)，迄今為止，該規(guī)范僅包括液化天然氣。甲基/乙醇燃料之后，將開(kāi)發(fā)使用燃料電池的船舶的技術(shù)規(guī)定，因?yàn)樗�是它們的關(guān)鍵潛在燃料來(lái)源。已經(jīng)有一些船只使用甲醇作為燃料，這是一個(gè)正在增長(zhǎng)的領(lǐng)域。“

燃料電池開(kāi)發(fā)和相關(guān)的燃料來(lái)源正在多個(gè)方面取得進(jìn)展。弗格森海洋工程公司正在建造世界上第一個(gè)使用完全來(lái)自可再生資源的氫氣的燃料電池輪渡。這條渡輪將被稱為HyseasIII，將在蘇格蘭的奧克尼群島（OrkneyIslands）周圍運(yùn)營(yíng)，這些島嶼正在利用可再生能源生產(chǎn)大量氫氣。該船將于2020年交付，明年10月左右將進(jìn)行鋼材切割。

10月，瑞典PowerCell公司開(kāi)設(shè)了“世界上最完整，最強(qiáng)大的”燃料電池實(shí)驗(yàn)室之一，配備兩個(gè)試驗(yàn)臺(tái)，每個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的燃料電池測(cè)試能力高達(dá)150kW。 8月，該公司與西門子簽署了一份諒解備忘錄，共同開(kāi)發(fā)用于商業(yè)航運(yùn)的基于燃料電池的驅(qū)動(dòng)和發(fā)電系統(tǒng)。

改變游戲規(guī)則？

燃料電池技術(shù)的支持者將其視為改變IMO2050年目標(biāo)及其他目標(biāo)的改變者，并且一系列潛在燃料可能提供靈活性和可持續(xù)性。國(guó)際海事組織已經(jīng)開(kāi)始收緊其能源效率設(shè)計(jì)指數(shù)要求，以減少未來(lái)十年的航運(yùn)排放，而2050年并不遙遠(yuǎn)。