高能效船舶時代已來臨

2013-09-29 16:41:00 來源：船舶經濟貿易編輯：國際船舶網 我有話要說

在當前低迷的市場行情下，建造和運營高能效船舶的趨勢將不可逆轉。如何才能實現船舶的節能環保？這需要船東、船廠和船舶設計公司在船舶建造和運營階段尋找方法，包括設計、材料、動力設備的選擇以及加裝高效的軟件(產品庫求購供應)。

當前，船舶燃油價格居高不下，與環保相關的海事規范不斷增加且日趨嚴格，這在低迷的市況下為航運企業帶來了更大的成本壓力，并對整個市場競爭格局產生了深刻影響。我們常常看到這樣一幅場景––船廠在爭奪客戶，船東在爭取融資和租船合同，營運商在試圖提高盈利水平。此時，提升船舶能源效率和降低排放的重要性已被擺在了首要的位置。2013年，韓國現代重工(船機庫位置)將為中海集裝箱運輸股份有限公司建造5艘18400TEU集裝箱船(船型船廠買賣)，這些迄今最大的集裝箱船的另一引人注目之處便是其獨特的節能減排表現。據悉，該船的單位燃耗有望降低20~30%，單位成本也會相應地大幅下降。這無疑是市場青睞于高能效船舶（ECO）的一個縮影。德國勞氏船級社(位置聯系)（GL）在今年6月舉行的挪威海事展上宣布說，建造和運營高能效船舶的趨勢將不可逆轉。不過，擺在船東、船廠和船舶設計公司面前的一個問題顯然就是：如何才能獲得高能效的ECO船舶？

新造船階段

在船舶設計階段就以節能減排作為一個重點目標進行設計，這無疑是一個事半功倍的方法。這要求在船舶的概念設計階段就聚焦于船舶的實際運營工況，以及型寬的增加和裝載能力的強化。然后，再采取一系列措施對船舶設計進行優化。目前，船舶設計專家主要采用的優化手段包括改善船舶線型，降低阻力并使之與推進效率有效配合；安裝節能裝置，提升推進效率；改善船上系統實現節能；使用新一代超長沖程主機(產品庫求購供應)，提高燃油效率；有效利用船舶廢熱回收系統；降低船舶的設計航速等。

的確，方法眾多，如單一使用，都會產生效果，但關鍵是如何讓這些方法協調配合，并生成綜合最優的設計從而實現節能效果的最大化，這的確是一個不小的挑戰。所幸的是，現代IT技術的發展和計算能力的強化提升了船舶設計優化工作的效率，并降低了相關的時間成本和資金投入。例如，市場上流行的FutureShip公司提供的ECO-Solutions服務就能將各種設計分析獨特地結合起來，并在設計優化過程中生成大約2萬種不同的船體設計方案，然后再以先進的計算流體動力學的方法對這些方案進行數值評估，最終得出適合所需運營工況的最優線型。ECO船舶比現有營運船只具有強大的節能優勢，這在GL全球范圍內完成的一些集裝箱船優化項目中已獲證明。經過充分的優化，節能效果在整個運營速度區間都會很穩定。而且，即便不計現有營運船的資本成本，新優化的設計仍然具有成本優勢。這意味著ECO集裝箱船能帶來充分的收益，從而支持人們越過市場供需平衡去訂購新船。

另外，還有些方法也是著眼于如何降低船舶的水阻力。比如特種油漆(產品庫求購供應)的使用，以減少摩擦阻力實現節能。還有一個新概念就是通過船底發生空氣泡來減少船體的浸水面積從而達到減少阻力的效果，不過這種概念還在試驗驗證過程之中。當然，我們不可不提的是液化天然氣（LNG）替代重燃料油的使用。減少硫氧化物、氮氧化物和顆粒物質的排放，尤其是二氧化碳的排放等目標讓LNG成為一個具有吸引力的燃料選擇，特別是在排放控制區。目前，一些LNG動力船舶的設計已經獲得了有關船級社的原理審批。例如，現代重工聯合船舶公司（IHIMU）的13000TEU集裝箱船，TECHNOLOG 公司的一系列小型集裝箱船及其LNG液罐系統都已獲得了GL的原理審批證書。另外，GL進行的多個項目也對LNG技術在船上的使用，燃料安全添加規范和技術要求，燃料供應和港口作業，以及LNG用作船舶燃料的經濟和生態效益進行了驗證。GL研究及規范開發負責人皮爾·山姆士（Pierre C. Sames）博士指出，實現LNG廣泛應用于航運業的關鍵之一是為港口的燃氣添加開發一個規范框架。作為“清潔的北海航運”項目的一部分，GL進行了LNG燃料添加船港口作業的安全評估，并對LNG輸送安全、燃料添加站和相關系統的兼容做了研究。此外，GL還代表德國交通部承擔了一項研究工作，為港口制定安全指南草案。

營運船階段

有關資料表明，最新的造船與3~5年前建造的船舶相比，其能耗要低20~30%，這讓船東們在市場上不斷搜尋保持營運船競爭力的解決方案。“改裝技術為船齡相對較低的營運船提供了一個機會，以保持其租賃活躍度及經濟方面對船東和運營商的吸引力。”GL全球船型總監簡·奧爾夫（Jan-Olaf Probst）說。“這些高效節能的技術不僅有助于盈利，也會對整個航運業的生態效應產生積極影響。”

提高營運船的能效主要有技術、運營和管理三方面的解決方案。在技術方面，大約有三十多種改裝措施，可歸為線型和上層建筑、螺旋槳(產品庫求購供應)和舵、主機和輔機(產品庫求購供應)、支持系統、船上耗能系統、運能提升等類別。實現潛在的成本節約，往往是根據船舶的運營工況進行改裝，而非根據其設計工況。例如，可以安裝或更換附體，如前置旋流裝置或導管，以及槳轂帽鰭和帶球鼻舵。還可采用改良設計的球鼻艏，以減少船舶阻力，僅這一改裝措施即可節約3~6%的燃料。而且，還可以使用高效螺旋槳，并改裝主機降速航行，從而降低燃料消耗和排放。另外，也可考慮將船舶改裝成使用雙燃料航行，這能為船舶在排放控制區域（ECA）運營帶來巨大的經濟效益。“Bit Viking”號是世界上第一艘改裝使用LNG燃料的營運船，其表現符合預期，現已重新投入商業運營。在采用這些改裝措施時，計算流體動力學分析同樣會發揮重要作用，例如，該技術能對船體與裝置的相互作用進行評估，也可以用來分析和優化船首的形狀。

為優化線型、主機、推進系統(產品庫求購供應)以及支持系統而采取的措施可很快收回投資。目前，燃油費用是航運公司最大的單一成本，約為30~60%，具體取決于船舶類別和運營速度，而且這一成本壓力還會上升。此外，通過采取運營和管理方面的措施，也可以降低燃油成本。而且，相關投入小，投資回報期比較短。這主要涉及航海作業、船體和推進系統維護、主輔機和船上系統維護、耗能耗電設備維護管理等。例如，可以加強對船員的指導和培訓，使其能根據實際的航行作業和天氣狀況調整船上電氣設備的使用，從而降低電力及燃油消耗，還可以根據風力和水流等環境情況優化航線，從而降低燃料消耗。

如不計低速航行所實現的能耗降低，僅采用運營和管理方面的措施，可將能源消耗降低5%~10%。在這方面，一些軟件決策工具發揮著重要的作用，ECO-Assistant就是其中之一。ECO-Assistant作為一種縱傾優化軟件，日益受到市場的關注和歡迎，因為借助該工具不對船舶做任何改動，也能輕松有效地實現節能減排。縱傾是影響船舶營運中能源效率的主要因素之一。通過輸入幾個簡單的營運參數，如航速、排水量和水深，ECO-Assistant就能計算出特定船舶的最佳縱傾角度，該軟件一經安裝，即刻就能實現燃油消耗的降低和二氧化碳減排。實際運營證明，ECO-Assistant的節能減排效果明顯，為降低船隊運營成本提供了一個行之有效的工具，并有助于航運業降低燃油消耗和提升行業的環保表現。例如，中海集運曾在一艘14000TEU集裝箱船上安裝了ECO-Assistant，并進行了一次全航程測試，結果表明其降低燃油消耗的幅度達到了8.2%。目前，該公司已在該系列的8艘船上安裝了ECO-Assistant，接下來還準備將其推廣到另外8艘9600TEU的集裝箱船上。而且，該系統還可應用于其他各類船型，如多用途船、散貨船(船型船廠買賣)等。

盡管所有改裝技術實質上都是為人所知并獲得公認的，但營運船改裝的進程遠慢于人們的期望。阻礙其實施的重要因素被認為是船東缺乏信息、信心和投資動力。缺乏改裝專業知識意味著航運公司在大量現有的可選方案面前，會很難識別出最佳的方案。而且，也未能以專業方式對單一改裝方案的經濟性進行評估。“這些阻礙可通過提升海事業的職業化加以克服。”奧爾夫先生說，“航運公司、技術顧問、信譽良好的方案提供方和驗證節能效果的機構之間建立合作將會大有可為。”

毫無疑問，能源效率已成為決定航運企業未來競爭力的關鍵因素之一。“我們相信，ECO船舶已是今天和未來的標準，我們以后將看不到在油耗和環保方面設計不佳的船舶。” GL海事解決方案高級執行副總裁阿爾伯特·蓋爾（Albrecht GrellO）說道。

標簽：高能船舶

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