淺議新能源在船舶上的運用
所謂新能源踱封,就是各種形式都是直接或者間接地來自于太陽或地球內(nèi)部深處所產(chǎn)生的熱能。相對于傳統(tǒng)能源,新能源具有污染少谍倦、儲量大的特點,對于解決當(dāng)今世界嚴重的環(huán)境污染問題和資源枯竭問題具有重要意義泪勒。而船舶所消耗的燃油占燃油消耗的百分百正逐年上升昼蛀,導(dǎo)致燃油占船舶運輸成本越來越大的情況下,如何進一步做好船舶的節(jié)能工作圆存,從而有效降低運輸成本已迫在眉睫叼旋。
為了適應(yīng)這一新形勢的需要,綠色船舶成為其中最重要的解決渠道和未來船舶發(fā)展的方向,其中新型能源在船舶上的應(yīng)用是最具有革新性和代表性的技術(shù)沦辙。下面夫植,我講借此機會,對我所了解的新能源在船舶上的應(yīng)用進行淺談油讯。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步,以風(fēng)能详民、太陽能、核能陌兑、生物質(zhì)能和潮汐能等為典型代表的新能源在節(jié)能減排方面所具有的獨特優(yōu)勢和所能產(chǎn)生的效益已經(jīng)越來越顯著,其在船舶交通運輸行業(yè)的應(yīng)用和推廣已呈潮涌之勢却师。
源于地球表面大量空氣流動所產(chǎn)生的動能——風(fēng)能,是一種無污染且無限可再生資源。人類對風(fēng)能的利用歷史可以追述到公元前,隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷進步,工業(yè)社會對于風(fēng)能的利用有著豐富的經(jīng)驗,配套產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施也較為成熟素司。但是,風(fēng)能利用存在著間歇性程押、噪音大、受地形影響和干擾雷達信號等難以徹底消除的缺點押逾。當(dāng)前,風(fēng)能利用主要以風(fēng)能作動力(風(fēng)帆助航)和風(fēng)力發(fā)電兩種形式為主,在船舶上的應(yīng)用形式偏重于作為航行的主動力或輔助動力,只在少數(shù)船舶上應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電技術(shù)果派。
其實早在20世紀(jì)80、90年代,日本在風(fēng)帆助航的研究和利用方面有了新的突破眶洗。1980年日本建造了第一艘裝有普通翼帆的新愛德丸油輪,新愛德丸號裝有兩個高12.15m蟀披、寬8m的風(fēng)帆。之后又建造了扇蓉丸径泉、日產(chǎn)丸等機動風(fēng)帆貨船,1984年又設(shè)計和建造了2600t的臼杵先鋒丸和另一艘31000t的現(xiàn)代風(fēng)帆助航遠洋貨輪望吧。而在2007年12月15日全球第一艘用風(fēng)箏拉動的貨輪白鯨天帆號由德國漢堡市起航。
太陽能的利用主要有兩個方面的技術(shù),即光熱技術(shù)和光伏技術(shù)缰兄。光熱技術(shù)是利用太陽光的熱輻射,其應(yīng)用最為成功的領(lǐng)域是太陽能熱水器俊炒。該項技術(shù)的進一步延伸是太陽能熱發(fā)電,即利用集熱器把太陽輻射熱能集中起來給水加熱產(chǎn)生蒸汽,再通過汽輪機邑键、發(fā)電機來發(fā)電⌒萃妫考慮到船舶運行過程中對于熱水的需求量不高,進行熱電轉(zhuǎn)換在有限的船舶空間內(nèi)難以實施,故而光熱利用的可行性不是很高著淆。但是應(yīng)用光熱技術(shù)代替常用的蒸汽盤管和電加熱盤管對船舶所使用的重油進行預(yù)加熱,是一個值得關(guān)注的方向。光伏技術(shù)是對太陽光中的短波輻射能照射于硅質(zhì)半導(dǎo)體上所產(chǎn)生的電能進行調(diào)制后加以利用,亦稱為光生伏打效應(yīng)拴疤。隨著太陽能光伏技術(shù)的不斷深入發(fā)展,其效率永部、可靠性和穩(wěn)定性均有了很大的提升,因而從最初的單純技術(shù)研究逐漸轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用領(lǐng)域。太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用于船舶是目前綠色船舶發(fā)展的一個重要方向呐矾。從最開始1997年,瑞士在日內(nèi)瓦湖上從洛桑到圣敘爾皮斯區(qū)投入使用了兩艘太陽能驅(qū)動客運船可有效承載60名乘客苔埋。到2010年2月25日,世界最大的全太陽能動力船“星球太陽”號,在德國基爾下水。太陽能在船舶上的運用已經(jīng)日臻完善蜒犯。
生物質(zhì)能的利用主要有直接燃燒组橄、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換和生物化學(xué)轉(zhuǎn)換等3種途徑。其分為生物燃料罚随、生物柴油玉工、生物質(zhì)油三種。生物燃料是指利用大自然的動淘菩、植物資源而得到的高效遵班、污染少的能源,其典型代表就是生物柴油和生物質(zhì)油。生物柴油是以動茧音、植物油脂及餐飲廢棄油脂為原料制成的液體燃料,是優(yōu)質(zhì)的石化柴油代用品有蒲。生物質(zhì)油是指生物質(zhì)通過熱解技術(shù)裂解而得到的液化產(chǎn)物。但是船舶屬于一個相對獨立且空間區(qū)域較為有限的結(jié)構(gòu)體盘嘉。機艙內(nèi)電蝉齐、氣、熱設(shè)備和系統(tǒng)高度集成,考慮在船舶內(nèi)附加安裝生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換裝置有著不可避免的局限性,故而可行性不高将盾。就船舶現(xiàn)有設(shè)備條件出發(fā),直接或間接使用由生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換而成的替代燃料(例如生物柴油等)是主要的應(yīng)用模式。面前勃核,最成功的生物燃料船再僧,為2008年6月27日完成環(huán)球航程,使用生物質(zhì)能的新西蘭地球競賽號高速環(huán)保機動船。
核能作為一種能源,特別是一種動力能源,其優(yōu)越性相當(dāng)明顯它具有體積小俩孽,能量巨大猬听、運輸與儲存較方便,安全性高患达、較低的污染性记令、強大的放射性和殺傷性、技術(shù)和管理要求高等特點习劫。用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進行發(fā)電的方式咆瘟。它與火力發(fā)電極其相似嚼隘。過程:核能→水和水蒸氣的內(nèi)能→發(fā)電機轉(zhuǎn)子的機械能→電能。核動力反應(yīng)堆可以用來發(fā)電袒餐、供熱和推動船艦飞蛹。在作為船舶動力源方面,核動力裝置首先是被應(yīng)用于潛艇和航空母艦等軍用艦艇,而后建造核動力艦艇的一些國家也將船用核動力堆用于推動民用水面船舶,如核動力客船、散貨船和破冰船,等灸眼∥蚤埽縱觀世界船舶發(fā)展歷史,發(fā)展民用核動力船舶,已經(jīng)有若干國家在此方面邁出了第一步焰宣。比如美國的核動力船“薩娃娜號”于1962年建成霉囚。與德國礦石運輸船“奧托漢號”于1968年月12月建成。還有俄羅斯共建成了9艘核動力破冰船,目前正在服役的有8艘,計劃建造的破冰船有2艘匕积。
上述都是現(xiàn)在較為成熟盈罐,也較為有技術(shù)基礎(chǔ)的一些新能源利用,隨著人類不斷的追求進取與探索發(fā)現(xiàn)闸天,更多想新能源使用方案也孕育而生暖呕,這些必將成為未來人生合理適當(dāng)使用新能源的敲門磚。
并且侧碍,全世界范圍內(nèi)雾逢,新能源作為研究的熱點,也在不斷激勵吸引著更多的關(guān)注赴仪,并且很多相關(guān)比賽也被舉辦以刺激新能源船舶的發(fā)展赂阻。比如新西蘭業(yè)余航海家和環(huán)境保護家皮特·貝修恩宣布,他將駕駛以脂肪為動力的快艇“地球競賽”號换橱,進行一次環(huán)球航行邪慧。據(jù)悉,貝休恩將于2008年3月1日從西班牙的瓦倫西亞出發(fā)舔躏,開始全長約5萬公里的環(huán)球航行秆尝。貝休恩表示,他打算挑戰(zhàn)英國船只“有線和無線冒險”號于1998年創(chuàng)造的75天環(huán)球航行的世界紀(jì)錄防擎。
脂肪當(dāng)燃料“地球競賽”號被稱為世界上最快的生態(tài)船挎中,造價240萬美元,融合多項高科技助店〈殴觯“地球競賽”號長約23.8米,形似一只展翅欲飛的天鵝宵晚。船身有三層外殼保護垂攘,內(nèi)有兩個功能先進的發(fā)動機,最高時速可達每小時40節(jié)淤刃,約74公里晒他,即使航行在巨浪中吱型,速度也不會減慢。
雖然動物脂肪種類豐富仪芒,但貝修恩計劃只利用人類脂肪轉(zhuǎn)化成的生物燃料作為“地球競賽號”的動力來源唁影,百分之百采用生物燃料完成一次環(huán)游世界的環(huán)保之旅。
為了能募集到足夠的脂肪生物燃料掂名,貝修恩身先士卒据沈,主動躺到了手術(shù)臺上。然而整形醫(yī)生盡管做了很大努力饺蔑,從他體內(nèi)抽出的脂肪也只夠制造100毫升的生物燃料锌介。他的兩名助手抽出的10升脂肪能夠制成7升生物燃料,可供“地球競賽”號航行15公里猾警。
而皮特進行“綠色”環(huán)游世界之旅症旭,以打破英國“有線和無線冒險者”號于1998年創(chuàng)造的75天環(huán)游世界的紀(jì)錄,總共需要7萬升的生物燃料饲残,也就是說秉返,皮特需要胖子志愿者們捐贈出大約7萬公斤的脂肪。
而在我國國內(nèi)钳舵,中遠集團黨委書記張富生在接受記者采訪時表示:中遠集團作為中國第一大螺坟、世界第二大的遠洋運輸企業(yè),每年需要消耗600萬噸的燃油邓樟,為了在節(jié)能環(huán)保方面盡到更大的社會責(zé)任缸秀,公司決定大力開發(fā)新能源。作為國內(nèi)第一家牽頭研發(fā)新能源推動船舶的航運企業(yè)役默,中遠已經(jīng)與一些科研機構(gòu)和從事新能源研究的有關(guān)院校合作唯碗,共同開展風(fēng)能推動船舶、核能推動船舶的課題研究冤牢。張富生表示目前該項研究進展順利铐向,已經(jīng)跟上了世界領(lǐng)先水平的步伐。
并且全國首批LNG(壓縮天然氣)——柴油雙燃料漁船改造項目正式在北塘漁港啟動丙者。此次先期改造的50艘漁船將成為全國第一批油氣混合動力漁船趾痘,不僅降低了漁民的燃料成本,還獲得了更清潔的排放蔓钟,將為全國“LNG能源上漁船”戰(zhàn)略的廣泛推行提供示范。
“按‘七分氣三分油’的混燃模式卵贱,漁民全年可節(jié)省約20%的燃油開銷滥沫,船舶航速和拖力還略有提高〖悖”據(jù)中海石油氣電集團貿(mào)易分公司天津項目組工程師劉宗洋指著剛剛改造完的船只告訴記者兰绣。塘沽水產(chǎn)局局長劉宗豹介紹說世分,目前北塘漁港一艘普通木質(zhì)漁船一年需要耗柴油1.7萬升,花費在13萬元左右缀辩。改造后每艘漁船加裝的氣罐可壓縮325標(biāo)準(zhǔn)立方米的天然氣臭埋,動力約等效于300升柴油。LNG目前市售價格約4元/立方米臀玄,而目前柴油價格約為7元/升瓢阴,按照7∶3的混燃比例,預(yù)計每年為漁民節(jié)省燃油開銷超3萬元盹躬。
續(xù)航方面狐兴,目前北塘的木質(zhì)漁船普遍在半徑小于24海里的近海作業(yè)計算,一次加氣可以滿足漁船4天的作業(yè)需求恐程,如果航行過程中遇到天然氣不足的情況伦捐,漁民只要撥動開關(guān),就可以在油氣混合驅(qū)動和純柴油驅(qū)動之間轉(zhuǎn)換皿理。首批改造后孟庵,中海石油氣電集團將先期為北塘漁港派駐LNG加氣車,隨著后期改裝量增多和啟動遠海捕撈船改造题姜,公司還將在北塘漁港碼頭增設(shè)固定加氣站补蠢,或派駐海上LNG加氣船。
2011年10月11日参枯,中國漁業(yè)船舶檢驗局與中海石油氣電集團公司簽署了戰(zhàn)略合作框架協(xié)議敢亥,雙方確定在LNG綠色能源推廣應(yīng)用及LNG漁船規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)領(lǐng)域進行合作,即在全國正式啟動“LNG能源上漁船”戰(zhàn)略辩溢,并力爭在“十二五”期間梳命,讓LNG作為動力燃料全面應(yīng)用在漁船上,從而減污減排状勤,惠農(nóng)惠漁鞋怀。
目前天津漁業(yè)船舶檢驗局已與中海石油氣電集團等單位合作,根據(jù)我國木質(zhì)漁船甲板狹窄持搜、機艙空間小的特點密似,率先開發(fā)出了適合我國漁船安裝使用的柴油—LNG混燃裝置,并在漢沽進行了前期實船試驗葫盼,取得了良好的試航效果残腌。
而對于新能源船的設(shè)計生產(chǎn)來說,從船舶設(shè)計階段,就要充分考慮新能源的利用贫导。有利于船舶新能源的充分利用;有利于降低船舶的制造或改裝成本,同時提高船舶的可靠性抛猫。并且單一的新能源具有一定的局限性,可以考慮各種新能源的混合利用。從實際出發(fā)闺金,可以綜合考慮傳統(tǒng)能源和新能源在船舶上的綜合利用逾滥,提高船舶動力來源的多樣性。
從亙古到今天败匹,人類探索的步伐就不曾停止寨昙,在人們?nèi)找嬷匾暤搅诵履茉吹目稍偕院铜h(huán)保性之后,對它的大力開發(fā)就不曾間斷過遂冰。并且也有了非常引人矚目的成果和成就殉扒。在無數(shù)前輩用自己的信念和汗水鋪就的康莊大道上,我們勢將不斷前行往蚕,為人類的生活和子孫的棲息創(chuàng)造一個更加美好的未來自凛。
在不久的將來,我相信纱栓,更環(huán)保费抚,更安全的新能源動力船舶將會更好的造福于我們的生活,并且會為我們的生活提供更好的服務(wù)韭惧。
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