绿色船舶技术
浅析绿色船舶技术的发展

浅析绿色船舶技术的发展随着全球环保意识的提高,船舶排放成为全球焦点。
为满足国际社会对环保要求,绿色船舶技术已被广泛应用于全球航运领域。
绿色船舶技术的发展已经成为全球航运业不可逆转的趋势。
绿色船舶技术的概念是指减少航行中对环境影响的技术。
其中,最受关注的技术是降低船舶排放的技术。
船舶排放对于环境产生的影响主要包括空气污染、水质污染和海洋生态破坏。
在全球范围内,船舶排放已成为一个全面性和紧迫性问题。
绿色船舶技术的发展一方面受到环保法规的推动,另一方面也是受到航运企业和相关产业链需求的影响。
国际海事组织已经制定了一系列国际条例规范船舶排放标准。
其中,MARPOL公约是全球范围内最主要的条例,规定船舶在排放废气、污水、垃圾等方面的标准。
同时,欧盟、美国等地也出台了严格的环保法规,推动航运业对于环保的整体提升。
对于航运企业来说,绿色船舶技术的应用,不仅解决环保的问题,还可以减少航运成本和提高市场竞争力。
随着燃油成本不断上涨,节能减排技术在船舶行业的应用越来越受到推崇。
常见的济能减排技术包括使用低硫燃料、采用先进的船舶设计、安装高效的排放控制设备、使用可再生能源等。
绿色船舶技术的发展,同时也推动着船舶工业产业链的调整,涉及到设计、建造、维护、修复等方面。
此外,绿色船舶技术的应用也对相关环保产业带来了机遇。
船舶减排技术的需求带动了SCR催化剂、船用锅炉低氮燃烧技术、脱硝系统等环保产业的发展,提高了环保产业和船舶建造及维修业的联系和格局。
总的来说,绿色船舶技术对于全球船舶行业做出了积极的贡献。
绿色船舶技术的应用不仅能在环保方面降低航运业的负面影响,还能提高船舶在全球市场竞争中的优势。
虽然领域还有很多的发展空间,但绿色船舶技术已经在全球范围内得到了广泛的应用,成为航运业的技术趋势。
船舶设计中的绿色技术应用

船舶设计中的绿色技术应用在当今世界,环保理念日益深入人心,各个行业都在努力探索和应用绿色技术以减少对环境的影响。
船舶运输作为全球贸易的重要支撑,其能源消耗和环境污染问题备受关注。
因此,在船舶设计中应用绿色技术已成为行业发展的必然趋势。
绿色技术在船舶设计中的应用体现在多个方面。
首先是船舶的动力系统。
传统的船舶动力多依赖于燃油,不仅能源消耗量大,而且排放的废气对大气造成严重污染。
为了改变这一状况,新型的绿色动力技术应运而生,比如液化天然气(LNG)动力系统。
LNG 作为一种相对清洁的能源,燃烧后的污染物排放大幅降低,尤其是硫氧化物和颗粒物的排放。
此外,还有氢燃料电池技术。
氢燃料电池通过氢气和氧气的化学反应产生电能,只产生水作为排放物,真正实现了零污染。
然而,这些新型动力技术也面临着一些挑战,如 LNG 存储和加注设施的不完善,氢燃料电池的成本较高以及氢气的存储和运输安全问题等。
船舶的 hull 设计也是绿色技术应用的重要领域。
通过优化船舶的hull 形状,可以减少水阻,提高航行效率,从而降低能源消耗。
例如,采用球鼻艏设计可以在一定程度上减少兴波阻力;而在船体表面使用特殊的涂层,如低摩擦系数的涂层,可以降低水流与船体之间的摩擦力。
此外,智能船舶 hull 设计软件的出现,使得设计师能够更加精确地模拟和优化船体形状,进一步提高船舶的性能。
船舶的节能装置也是绿色技术的一大亮点。
比如,安装节能螺旋桨可以提高推进效率;安装舵球可以改善舵效并减少阻力;而采用废热回收系统,则可以将船舶主机产生的废热回收利用,用于发电、供热等,提高能源的综合利用率。
这些节能装置虽然在初期可能会增加一定的成本,但从长期来看,能够显著降低船舶的运营成本,并减少对环境的影响。
除了硬件方面的绿色技术应用,船舶运营管理中的绿色技术也不可或缺。
通过智能航运系统,对船舶的航线进行优化,避开恶劣天气和海况,减少船舶的能耗和排放。
同时,利用大数据分析对船舶的设备运行状态进行实时监测和诊断,提前发现潜在的故障,进行预防性维护,避免因设备故障导致的能源浪费和环境污染。
船舶设计中的绿色技术创新

船舶设计中的绿色技术创新在当今全球对环境保护日益重视的背景下,船舶行业也在积极寻求绿色转型,绿色技术创新在船舶设计中扮演着至关重要的角色。
船舶作为重要的交通运输工具,其能源消耗和环境污染问题不容忽视。
通过引入绿色技术创新,不仅能够降低船舶运营成本,还能减少对环境的负面影响,实现可持续发展。
传统船舶设计在能源利用和环境保护方面存在诸多不足。
以往,船舶主要依赖化石燃料,如重油、柴油等,这些燃料的燃烧会产生大量的温室气体和污染物,对大气和海洋生态环境造成严重破坏。
同时,船舶的能效水平相对较低,能源浪费较为严重。
此外,船舶在建造和拆解过程中也会产生大量的废弃物和有害物质,对环境构成威胁。
为了应对这些挑战,绿色技术创新在船舶设计的多个方面得到了应用。
首先是能源系统的创新。
替代燃料的研发和应用是一个重要方向,例如液化天然气(LNG)作为一种相对清洁的燃料,其燃烧产生的污染物明显少于传统燃料。
此外,氢燃料电池、生物燃料等新兴能源也在研究和试验阶段,未来有望在船舶上得到更广泛的应用。
同时,风能、太阳能等可再生能源与船舶动力系统的结合也成为了研究热点。
通过安装风力助航装置或太阳能电池板,可以在一定程度上减少船舶对传统燃料的依赖,降低能源消耗和排放。
船舶的船体设计也在绿色技术创新的推动下不断改进。
优化船体形状和结构可以降低水流阻力,提高船舶的航行效率。
采用先进的流体动力学模拟软件和实验技术,设计师能够更加精确地设计出阻力小、性能优的船体。
此外,新型的轻质高强材料在船舶建造中的应用,不仅减轻了船体重量,还提高了船舶的强度和耐久性,进一步降低了能源消耗。
在船舶的推进系统方面,绿色技术创新也带来了显著的变化。
高效螺旋桨的设计和制造技术不断提升,能够提高推进效率,减少能量损失。
电力推进系统逐渐成为一种趋势,其具有良好的调速性能和低噪音、低振动的优点,有助于提高船舶的舒适性和环保性能。
此外,吊舱式推进系统、喷水推进系统等新型推进方式的出现,也为船舶的高效、绿色运行提供了更多选择。
船舶动力系统的绿色技术探讨

船舶动力系统的绿色技术探讨在全球对环境保护日益重视的大背景下,船舶行业也在积极探索和应用绿色技术,以减少对环境的影响。
船舶动力系统作为船舶的核心部分,其绿色技术的发展更是备受关注。
本文将对船舶动力系统的绿色技术进行深入探讨。
船舶动力系统的发展经历了漫长的过程。
从早期的蒸汽机到内燃机,再到如今的各种新型动力系统,每一次变革都伴随着技术的进步和对能源利用效率的追求。
然而,传统的船舶动力系统往往依赖于化石燃料,如重油、柴油等,这不仅导致能源的大量消耗,还会排放出大量的污染物,如二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等,对大气环境和海洋生态造成严重威胁。
为了应对这些挑战,绿色船舶动力技术应运而生。
其中,最具代表性的当属LNG(液化天然气)动力技术。
LNG作为一种清洁燃料,其燃烧产生的污染物要远远低于传统的燃油。
与重油相比,LNG燃烧产生的二氧化硫和颗粒物几乎可以忽略不计,氮氧化物的排放量也大幅降低。
此外,LNG的能量密度较高,能够为船舶提供更强大的动力,同时降低燃料成本。
除了 LNG,电力推进系统也是船舶动力系统绿色化的一个重要方向。
电力推进系统通过将发动机产生的机械能转化为电能,再通过电动机驱动螺旋桨,实现船舶的推进。
这种系统具有诸多优点,例如可以实现无级调速,提高船舶的操控性能;可以根据船舶的负载灵活调整发动机的运行状态,提高能源利用效率;还可以减少机械传动部件,降低噪音和振动,提高船舶的舒适性。
在可再生能源方面,风能和太阳能在船舶动力系统中的应用也逐渐崭露头角。
风能利用技术主要包括风帆助航和风力发电。
风帆助航是一种古老而又新颖的技术,通过合理设置风帆,可以利用风力为船舶提供辅助动力,从而减少燃油消耗。
风力发电则是将风力转化为电能,存储在电池中或直接用于船舶的电力系统。
太阳能在船舶上的应用主要是通过安装太阳能电池板,将太阳能转化为电能,为船舶的设备供电或辅助推进。
虽然风能和太阳能在船舶动力系统中的应用还面临着一些技术和经济上的挑战,如能量供应的稳定性、设备的成本和可靠性等,但随着技术的不断进步,它们的应用前景十分广阔。
浅析绿色船舶技术的发展

浅析绿色船舶技术的发展绿色船舶技术是指以减少对海洋环境污染为目标,采用基于环保理念的技术手段和设备来提高船舶的能源效率和减少排放,以推动航运行业的可持续发展。
随着全球环保意识的加强和政府对环保法规的逐步完善,绿色船舶技术在近几年得到了广泛关注和应用。
在绿色船舶技术的发展过程中,船舶能效的提高是最主要的方向之一。
随着技术的不断进步,船舶动力系统的设计和配置也在逐步优化。
传统的船舶动力系统主要依靠燃油来提供能源,而绿色船舶技术则倡导使用清洁能源,如天然气、生物质能等替代传统燃油,以减少碳排放和其他有害物质的排放。
应用高效的动力传动系统和船舶自动化技术也可以有效提升船舶的能源效率,进一步减少能源消耗和排放。
船舶废弃物的处理也是绿色船舶技术发展的重要方向之一。
船舶在航行过程中会产生一系列的废弃物,包括生活垃圾、污水、油水等。
传统上,船舶会将废弃物直接排放到海洋中,造成海洋环境的污染。
而绿色船舶技术鼓励船舶进行废物分类收集和处理,通过合适的处理设备将废弃物进行妥善处理,减少对海洋环境的污染。
绿色船舶技术还涉及船舶结构设计的改进和使用环保材料的推广。
传统的船舶结构设计在强度和稳定性方面注重,但在减轻船舶自重、提高运载量等方面存在一定的局限性。
绿色船舶技术倡导采用轻量化设计和新材料应用,以减轻船舶自重,提高船舶载货能力,并减少燃油消耗和排放。
使用环保的材料可以降低环境污染,并延长船舶的使用寿命。
绿色船舶技术的发展还需要政策和法规的支持。
政府可以通过制定和完善环保政策和法规,激励船舶企业采用绿色船舶技术,提供相应的财政和税收支持。
政府还可以加强对绿色船舶技术的推广和宣传,提高社会对绿色船舶技术的认识和意识,以形成良好的航运环境。
绿色船舶技术在航运行业的发展具有重要的意义。
通过推广和应用绿色船舶技术,可以实现航运行业的可持续发展,减少对海洋环境的污染,提高船舶的能效和竞争力。
随着技术的进步和政府对环保事业的不断加大投入,绿色船舶技术有望达到更高的水平,为航运行业的绿色化和可持续发展贡献力量。
绿色船舶技术在船舶工程中的应用

绿色船舶技术在船舶工程中的应用摘要:随着我国在经济和海洋领域的持续进步,造船行业获得了空前的成长机会,并在船舶制造技术上积累了宝贵的实践经验。
随着船舶制造行业规模的不断壮大,环境污染的问题也变得越来越严峻。
为了减少对环境的污染,必须加强船舶的环保设计工作。
在制造船舶的过程中,无论是结构设计还是涂装材料,都必须遵循环保的原则,目标是制造出性能优越、航行速度快、稳定性高的“绿色船舶”。
关键词:绿色船舶技术;船舶结构;节能环保引言造船业对水资源的影响是巨大的。
为了满足社会环保的要求,船舶工程需要减少对大气的破坏、水源的污染和材料的浪费。
同时,必须确保船舶的结构设计和制造工艺与环保标准相一致,融入绿色的理念,遵循环保标准,打造出性能卓越、航行速度快、稳定性高的“绿色船舶”。
1绿色船舶制造概况在深入探讨绿色船只的建设之前,需要明确其具体含义。
绿色船舶与一般意义上的船舶设计有着很大差别。
所谓绿色船舶,是指在船舶的整个生命周期中,涵盖了设计、制造和运营等多个环节。
通过运用先进的技术手段,这些船舶不仅能满足用户的各种功能需求,还能有效地降低能源消耗,从而有助于生态环境的保护。
绿色船舶是一个综合性概念,涉及到多个方面,包括了环保理念、节能减排以及可持续发展等等。
船舶绿色生产的具体含义,主要源于船舶绿色生产环境的确立。
船舶绿色建造,则是在确保绿色船舶质量和安全性能的基础上,通过有效控制成本来实现经济利益最大化。
2 现阶段绿色船舶技术发展现状以及存在的问题2.1 技术战略不足在国家和行业的整体规划下,对绿色船舶技术进行了细致的规划,并对其技术研发的进度进行了有针对性的规划。
特别是当这些技术开始生产后,可以为节能和减少排放的目标设定明确的标准。
在此过程中需要重点关注船舶设计方面的内容,对于其中一些关键节点进行严格把握,保证能够为我国造船业未来发展奠定坚实基础。
当然,在这个关键时刻,国家和相关的行业部门需要特别强调资金和政策的支持。
绿色船舶技术发展趋势概要

绿色船舶技术发展趋势概要近年来,全球对环境保护的重视程度不断提升,绿色船舶技术成为航运行业的热门话题。
随着科技的不断进步和环保意识的增强,绿色船舶技术正逐渐发展壮大。
本文将从船舶燃料、船体设计和智能化技术三个方面,概述绿色船舶技术的发展趋势。
1. 船舶燃料的绿色化船舶燃料的选择对于航运行业的环保影响至关重要。
传统的船舶燃料主要是重油和柴油,但其燃烧产生的二氧化硫和颗粒物等有害物质对环境造成严重污染。
为了减少船舶排放,绿色船舶技术提出了多种替代燃料的方案。
天然气成为绿色船舶燃料的主要选择之一。
天然气燃烧几乎不产生二氧化硫和颗粒物,大大降低了船舶排放的污染物含量。
目前,LNG(液化天然气)已经成为船舶燃料的主流选择,越来越多的船舶运营商将其应用于船舶动力系统中。
此外,氢燃料电池也是绿色船舶技术的发展方向之一。
氢燃料电池通过将氢气和氧气反应产生电能,实现船舶的动力驱动。
与传统燃料相比,氢燃料电池不会产生任何有害物质,是一种零排放的绿色能源选择。
虽然目前氢燃料电池技术尚处于发展初期,但其潜力巨大,有望在未来成为船舶燃料的重要替代品。
2. 船体设计的创新船舶的船体设计也是绿色船舶技术的重要组成部分。
传统船舶的船体设计主要注重船舶的载重能力和航行速度,而忽视了对环境的影响。
绿色船舶技术在船体设计上提出了一系列创新方案,以减少船舶对海洋生态环境的影响。
减阻设计是绿色船舶技术的重要方向之一。
通过减小船舶船体的阻力,可以降低船舶的燃料消耗和排放量。
减阻设计包括船型优化、涂层技术和减少船舶重量等方面。
例如,采用流线型船体设计和减阻涂层,可以大幅度减少船舶在水中的阻力,提高船舶的燃油利用率。
另外,船舶的船底清洁技术也是绿色船舶技术的创新方向之一。
船底附着的生物和海洋生物胶结物会增加船舶的阻力,导致燃料消耗的增加。
绿色船舶技术提出了一系列船底清洁技术,包括超声波清洗、防污涂层和机器人清洁等。
这些技术可以定期清洁船底,减少阻力,提高船舶的燃油效率。
浅析绿色船舶技术的发展

浅析绿色船舶技术的发展【摘要】绿色船舶技术在当今航运行业中扮演着重要的角色。
本文通过对绿色船舶技术的发展历程、关键技术、应用领域以及未来发展趋势的分析,探讨了这一技术在航运领域中的影响和作用。
绿色船舶技术的推广与应用有助于减少船舶对环境的污染,提高海洋生态环境的保护水平,对环境保护具有积极意义。
绿色船舶技术的发展也为航运企业带来了经济效益,降低了运营成本,提高了竞争力。
绿色船舶技术在未来必将得到更加广泛的推广和应用,为全球航运行业的可持续发展作出积极贡献。
【关键词】关键词:绿色船舶技术、发展、历程、关键技术、应用领域、未来发展趋势、推广、应用、环境保护、经济效益。
1. 引言1.1 绿色船舶技术的重要性绿色船舶技术的发展也可以提高船舶运输的效率和运营成本的降低。
通过采用先进的节能技术和清洁能源,船舶的燃油消耗和运输成本将大幅降低,有助于提升航运行业的竞争力和发展潜力。
绿色船舶技术的应用还可以促进航运行业的转型升级,推动技术创新和产业升级。
绿色船舶技术的重要性在于其对环境保护、经济发展和航运行业可持续发展的积极影响。
只有不断推动绿色船舶技术的创新和应用,才能实现航运行业的可持续发展目标,推动全球海事产业的绿色转型。
1.2 绿色船舶技术的定义和背景绿色船舶技术的定义和背景:绿色船舶技术是指利用先进技术和可持续发展理念来减少船舶运输对环境的负面影响,实现船舶运输的低碳、清洁和环保目标的技术。
随着环境保护意识的增强和全球气候变化的加剧,绿色船舶技术日益受到重视。
绿色船舶技术的出现源于对传统船舶技术的限制和不足,传统船舶技术在燃料消耗、排放物排放等方面存在着较大的环境压力。
绿色船舶技术的发展旨在通过创新技术和改进设计来提高船舶的能效性能,减少能源消耗和排放,降低航运对环境的影响。
绿色船舶技术也是适应未来环境法规趋严和市场需求不断提升的重要手段,有助于船舶行业的可持续发展。
2. 正文2.1 绿色船舶技术的发展历程绿色船舶技术的发展历程可以追溯到20世纪70年代,当时环保意识逐渐增强,船舶排放的污染成为人们关注的焦点。
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绿色船舶技术前瞻(2013-09-23) 编辑发布:中国船舶在线阅读次数:40次日前,DNV在对海运、造船、再生能源、核能、发电系统等工业领域进行深入研究的基础上,描绘出了2020年全球最受瞩目的绿色船舶技术。
那么,2020年在船舶领域我们将会拥有哪些先进技术呢?节能相关技术1、空气润滑法图1:两种空气润滑方式减少船体阻力是改善能源效率的有效手段之一。
自兴波阻力被控制在最小限度的一些新船型被开发出来后,可减少船体摩擦阻力的技术研究开始显得尤为重要。
空气润滑法便是一个能够在船底与海水之间使用空气进行润滑以减少船体摩擦阻力的新技术。
目前全球利用空气润滑法的系统有两种模式。
一种是由船底开设的许多气孔喷出空气,形成空气层来减少船底与海水的摩擦阻力。
这种技术的关键在于控制空气的喷量以达到在船底形成稳定的空气泡层的效果。
第二种是船底留有大块凹陷区域,从中送入压缩空气,形成空气膜来减少船底阻力。
这个模式的关键在于如何维持空气膜的稳定存在,因为在不稳定的情况下无法发挥应有的降阻效果。
至于该系统是否会对螺旋桨性能带来不好的影响是今后需要继续研究的课题,不过两种方式都可以减少10%~20%的船底摩擦阻力,最终达到减少10%油耗的结果。
2、复合材料图2:金属/纤维复合材料使用复合材料建造船体可减少船体重量,削减燃油消耗,同时还可减少有害气体及温室气体的排放。
比如纤维增强塑料,铝,钛等轻型材料已作为小型船舶的建材所使用,而纤维和金属复合的材料作为未来船舶的轻型材料受人瞩目。
纤维和金属复合材料是由金属薄板和聚合物层积体相互交叠形成的材料,它同时拥有耐冲击性、耐磨损性等金属材料的特质,以及高强度、耐疲劳性、耐腐蚀性等复合材料的性质。
金属薄板可采用铝合金板或者钢板,聚合物的主要材料则可用碳纤维或者玻璃纤维来强化。
这些材料目前广泛用于航空航天产业,可以考虑将其中的一部分用于特殊船舶的建造。
对于普通商船来说将来也有可能使用,不过其价格十分高昂,推广普及或许要到2020年以后。
材料成本方面,制造技术、回收利用技术、防火性等方面的改善将是今后的课题。
3、混合推进系统图3:混合推进系统传统的推进系统是2冲程主机与推进轴直接连接,通过常规螺旋桨推进,整套系统的效率设计都是为了达到期望航速而服务,而在设计范围之外的场合无法发挥全部性能。
混合推进系统的设计理念是将传统轴螺旋桨推进与吊舱推进器组合,可改善上述推进系统的缺点。
例如,将吊舱推进螺旋桨安置于调距螺旋桨后方并反转,或者在船体中心线以上安装主轴螺旋桨,其两侧安装操舵式吊舱推进螺旋桨。
如果采用这样的混合推进系统,可增加推进性能,获得更好的有效速率,以达到高效航行的目的。
如果再拥有最适船型设计,可减少最多10%的燃料消耗。
当然增设吊舱推进器所带来的成本增加,以及设计费用的增加仍是一个问题,但这无法阻挡混合推进系统成为将来节能技术的一大亮点。
4、无压载水船舶图4:DNV的无压载水概念船无压载水船舶的理念久为人知,不过至今为止一直未能实现实船建造。
但是随着船舶气体排放规则的日趋严格,以及压载水管理条约的强制执行渐渐临近,无压载水船舶渐渐成为一个受人瞩目的环保技术。
无压载水船舶在水面以下的船体形状近似倒三角,这种构造使得即使不搭载压载水,也可保证足够的吃水和复原性。
但是想要维持与常规船舶一样的排水量和载货量的话,无论如何船体的总长和总宽都要扩大。
同时,根据载货状态的变化,会产生船首船尾的平衡性问题。
考虑到实际情况,为了保证载货的自由,在船首和船尾各设立1个调整平衡用的压载水舱是比较好的解决方式。
根据压载水管理条约,如使用压载水,船上必须安装有压载水处理装置,不过与常规船舶相比选择一个容量较小的处理设备亦可,处理装置的小型化减少了整体重量,减少了电力消耗,这些都可使得燃费得以削减。
伴随着船体的大型化,建造设备也需要扩张,特别是独特的断面形状使得目前的建造方法和建造标准需要重新构建,这些仍是有待突破的课题,想必在2020年无压载水船舶将是高价型船舶。
清洁可替代能源随着NOX、SOX以及PM等排放规则的日益严苛,在不远的将来或许会推出对二氧化碳排放的限制规则。
基于这种背景下,以LNG、生物燃料为首的清洁能源倍受重视,而风力、核能等能源的利用也正在被考虑。
今后随着石油价格的进一步高企,船舶领域的燃料从传统石油逐渐转向清洁能源的速度将更快。
1、LNG图5:DNV“Quantum 9000”概念船的LNG燃料舱使用LNG作为燃料的主机不会排放SOX和PM。
并且采用稀薄燃烧方式的4冲程燃气轮机比传统柴油机能够减少90%的NOX排放量。
当然如果大型商船改用2冲程的低速主机,减少的NOX排放量与燃气轮机差别不大,但是后者更能符合日后的排放规则。
采用LNG燃料,比起传统的石油燃料能减少25%的二氧化碳排放量。
但是,根据燃气轮机的型号不同,LNG中的甲烷无法在主机内完全燃烧而造成残留气体排入大气是一个无法忽视的问题。
如果不完全燃烧的残留甲烷排放量较多的话,最终会稀释了减少二氧化碳排放控制温室效应的成果。
燃气轮机经常作为陆上发电设备使用已取得良好的效果,船用燃气轮机的开发也在继续发展。
在LNG用于船舶燃料的研究课题方面重点在于如何有效地配置燃料舱。
要储存LNG必须先进行极低温冷却后液化,与常规的柴油燃料相比,燃料舱的容积需要大2~3倍。
并且燃料舱造价较高,因此LNG燃料船的新船造价要比常规船高10%~20%。
而LNG的燃料补给站目前只在北欧地区有所展开,地域限制较高,今后应将更多的建造LNG补给站。
当然LNG的价格与石油价格一样会有波动,不过在今后10年内,在ECA区航行的短途船舶将会诞生不少LNG燃料船。
2、风筝图6:风筝系统目前,还有一型采用风筝获取风力推进的船舶十分醒目。
该系统十分简单,仅由风筝、控制缆线、固定系船索组成。
投入商业化运营的风筝船舶,风筝面积在160~300m2左右,在蒲福风级3~8级时可保持在100~420米高度。
船内的自动控制系统可控制风筝发挥最大的性能,根据船速和风力高低,最大可产生2000KW的推进动力。
船舶在装备风筝推进系统时需要注意的是,设计时不要让装载物和烟囱等甲板上的构造物影响到风筝作业。
3、生物燃料生物燃料作为一种可再生能源,可以削减二氧化碳的排放。
如果采用生物燃料,虽然会增加些许NOX的排放量,但是SOX和PM的减排效果十分卓越。
目前的柴油主机可以使用生物燃料与柴油混合的燃料,甚至植物油也有望成为船舶的燃料。
生物燃料的普及与否,受到其价格、奖励制度以及流通量的影响,目前还存在的一些问题或许到2020年可以得到解决。
4、核能图7:小型核反应堆核能设备在工作中不排放NOX、SOX和其他会产生温室效应的气体。
而使用核能的推进系统已广泛用于各国的军舰上,不过尚无使用核能的商船诞生。
如果将来能建造核能的商船,可以考虑使用低浓缩铀。
以陆地上所使用的反应堆为原型设计的小型核反应堆可以提供媲美于大型柴油主机的25MW功率。
比如美国Hyperion公司开发了一型小型核反应堆,燃料寿命在10年以上,价格则为200万美元。
核能在核燃料的分裂、扩散控制、分解、放射性废料的处理、建造成本以及来自社会的理解等方面还有很多问题有待解决。
而对核能设备需要进行广泛持久的实证试验,要在2020年就投入商用成为商船的主力推进系统或许还很难,需要各国政府的支持。
电力推进1、混合供电系统采用了结合多种发电方法的混合型供电系统的电力推进船,是高效环保的船舶。
如果是采用单一发电方式的推进系统,在满足设计条件范围内运行时可以发挥最高的效率,但是当发电量和供电量有所变动,就会影响到发电效率。
如果能够搭载混合型供电系统,可以根据情况弹性供电,提高能源效率。
到2020年,或许会出现这样的电力推进船,它的供电系统会从常规的电动机、发电机发展到超导体电动机、发电机,甚至燃料电池、蓄电池组合而成的混合供电系统。
另外对电力推进船来说,除了这些能源外,还可有太阳光发电以及风车发电等可再生能源的组合供电系统。
同时还有一些课题有待攻破,比如复杂的系统控制、日常维护负担增加、如何最佳配置系统以及设备的轻量化。
2、船用燃料电池图8:瓦锡兰20 KW级固体氧化物型燃料电池所谓燃料电池,就是将从化学反应中产生的能源直接转化为电力使用,其最大转化效率可达80%(氢燃料)。
天然气、生物气体、甲醇、乙醇柴油、氢气等都可以作为燃料。
其中LNG燃料电池与常规柴油主机相比,每KW可减少50%的二氧化碳排放量。
目前,300KW级的船用燃料电池原型正在开发中。
燃料电池所面临的问题在于成本、重量和大小、使用寿命、载荷变动时的联动性等。
到2020年如能克服这些困难,燃料电池或可将实用化。
3、蓄电池蓄电池可储存能量,在必要时可提供动力。
如果在供电系统中准备足够的蓄电池,可以保证无间断地稳定供电。
例如在发生急剧的载荷变化而燃料电池还未跟上这一变化时,蓄电池可帮助补充断档时的电力供应。
另外,如果采用蓄电池提供载荷变动时的衔接供电,可以使双燃料主机以最佳的效率运转,并且抑制载荷变动时产生的过剩废气排放。
在前文所介绍的混合供电系统中,为了在载荷变动时发挥最高效率,在电力供应系统中加入蓄电池是十分有效的手段。
到2020年,预计可开发出400KW,峰值4000KW,重量在2~4t,容积1m3的电源组。
4、超导体常规的发电机、变压器等电力设备由于电阻的存在,总是会有能量损失。
超导体在-160℃的环境下为零电阻,超导体电线所传导的电流是同规格的铜制电线的150倍。
如果采用超导体则发电机等相关设备可大大减小体积规格,并且还可期待使用超导线圈的能源储存设备技术发展。
但是如果要使用超导体材料,需要在液氮等超低温环境下以及采用屏蔽罩装置,如果没有这些条件超导体无法保存。
如何在超低温环境下保证设备的稳定性将是超导体船舶在设计上需要攻破的课题。
2009年美国海军成功进行了36500KW的超导体发电机用于船舶推进系统的试验。
5、船舶岸电供电系统图9:CrossTree公司提出的岸电供电系统方案一般船舶燃料的年消费量中5%是在港口停泊时消耗的。
在人口密集的港口停靠时,船舶发电机中排放的废气对环境和人类的健康有无法忽视的影响。
如果船舶岸电供电系统能够普及的话,将消除船舶废气排放对港口周边环境和人类健康的损害。
到2020年,陆地与船舶之间的充电插口或许将标准化,不仅新造船舶,现有船舶也将统一配备。
这个接口可将岸上的供电电压转化成船舶内的供电电压,使船舶可自由地在世界各个港口的岸上充电设备获取电力。
为港口配备岸上供电系统将是今后有待突破的课题。
信息化航海技术所谓信息化航海技术是指将船舶的精确方位数据、气象数据、各类测算数据、船舶性能数据等融合一体,将电子海图打造成船内信息集成平台的技术。