豪華郵輪邁向綠色未來

日本非政府組織“和平之舟”正致力于打造一艘環(huán)保型豪華郵輪，以推進(jìn)海事業(yè)節(jié)能減排。

2016年9月3日，中美兩國同時(shí)批準(zhǔn)和接受了于去年巴黎聯(lián)合國氣候變化大會（COP21）上達(dá)成的《巴黎協(xié)定》。無疑，此舉將有助于各締約國完成《巴黎協(xié)定》中“把全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高控制在2攝氏度之內(nèi)”的目標(biāo)。然而，其他利益相關(guān)方如航運(yùn)業(yè)，還必須尋求更好的解決方案，在節(jié)能減排方面做出更大貢獻(xiàn)。

在10月6日召開的國際民航組織（ICAO）第39屆大會上，航空工業(yè)簽署了一項(xiàng)具有里程碑意義的協(xié)議，決定建立一個(gè)“全球性市場機(jī)制”（GMBM），以減少全行業(yè)的二氧化碳排放。

相比之下，盡管各國船東協(xié)會都呼吁，應(yīng)盡快制定溫室氣體減排時(shí)間表，但當(dāng)前國際海事組織（IMO）各成員國仍未就減排目標(biāo)達(dá)成一致。

在這一背景之下，日本非政府組織（NGO）“和平之舟”（ Peace Boat）正開展的“Ecoship”項(xiàng)目不僅有助于推進(jìn)綠色航運(yùn)，也將證明“以生態(tài)為核心”的設(shè)計(jì)理念可在節(jié)能減排方面發(fā)揮重要作用。

Ecoship技術(shù)參數(shù)

項(xiàng)目目標(biāo)

Ecoship項(xiàng)目的構(gòu)想始于2014年。當(dāng)時(shí)，全球尤其是亞洲豪華郵輪市場異?；鸨?。為此，和平之舟決定設(shè)計(jì)建造一艘名為Ecoship的豪華郵輪，并使其環(huán)保性能遠(yuǎn)超現(xiàn)有的“最綠色”的船舶。

Ecoship項(xiàng)目旨在創(chuàng)立一個(gè)“清潔”模式，以使市場需求快速增加的豪華郵輪行業(yè)得以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。該模式為：通過在船型設(shè)計(jì)中大量應(yīng)用綠色技術(shù)，在節(jié)能減排方面取得明顯進(jìn)展；同時(shí)使“可持續(xù)性”成為各相關(guān)方在豪華郵輪設(shè)計(jì)及運(yùn)營過程中考量的核心問題。為此，來自造船、可再生能源、生物纖維等多個(gè)領(lǐng)域的30名工程師、科學(xué)家參與了Ecoship項(xiàng)目。

Ecoship項(xiàng)目負(fù)責(zé)人安德烈·莫利納（Andres Molina）強(qiáng)調(diào)，該項(xiàng)目不僅僅是聚焦于某項(xiàng)新技術(shù)，更是要找到真正行之有效的解決方案，切實(shí)地實(shí)現(xiàn)環(huán)保目標(biāo)。而這也正是船東希望向外界展示的最重要內(nèi)容。

當(dāng)前，該項(xiàng)目正處于建造招標(biāo)階段。據(jù)悉，DNV GL將為項(xiàng)目提供設(shè)計(jì)咨詢方面的協(xié)助，在2016年9月召開的漢堡海事展（SMM）上，DNV GL已與和平之舟、負(fù)責(zé)原始設(shè)計(jì)的西班牙Oliver Design公司簽署了諒解備忘錄。此外，Ecoship的建造合同將于2017年生效，其交付期則為2020年。

Ecoship在環(huán)保方面的主要目標(biāo)為：二氧化碳（CO2）排放量比和平之舟現(xiàn)有的“海洋之夢”號（Ocean Dream）減少40%；實(shí)現(xiàn)硫化物（SOx）及氮氧化物（NOx）零排放；與同等噸位的豪華郵輪相比，推進(jìn)系統(tǒng)的油耗減少20%，客艙的油耗減少50%；推進(jìn)系統(tǒng)以液化天然氣（LNG）為主要燃料，同時(shí)利用生物柴油、太陽能和風(fēng)能來進(jìn)一步減少碳排放。

Ecoship 設(shè)計(jì)效果圖

主要技術(shù)

安德烈·莫利納介紹， Ecoship將通過安裝風(fēng)帆、使用光伏（PV）板、采用特殊船體結(jié)構(gòu)、綜合采取多種節(jié)能措施、提高運(yùn)營效率等方法，實(shí)現(xiàn)與同期建造的船舶相比碳排放量減少20%的目標(biāo)。

在動力系統(tǒng)方面，Ecoship將配備柴—電電力推進(jìn)系統(tǒng)，其中包括總輸出功率達(dá)20兆瓦的吊艙推進(jìn)器2個(gè)，單機(jī)功率為4.59兆瓦的四沖程雙燃料（液化天然氣/船用柴油）發(fā)動機(jī)6臺。此外，該船還有可能安裝10張風(fēng)帆，在風(fēng)力條件良好的情況下，這些風(fēng)帆有望使該船動力系統(tǒng)的能耗減少10%左右。不過，安德烈·莫利納稱，風(fēng)帆目前只是包括弗萊特納轉(zhuǎn)筒帆（Flettner rotor）、折疊帆在內(nèi)的眾多選項(xiàng)之一，未必一定會裝船使用。

對此，Ecoship項(xiàng)目的專家之一、來自DNV GL的安德烈亞斯·烏爾里希（Andreas Ullrich）解釋說， 設(shè)計(jì)師和船廠需要對風(fēng)帆的具體形式進(jìn)一步研究，全面考慮穩(wěn)性等問題，以確定最佳方案。據(jù)了解，在該項(xiàng)目中，DNV GL主要負(fù)責(zé)對Ecoship的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評估，并就此與船廠、供貨商進(jìn)行研討；該船建成后將入級該船級社。

除了風(fēng)帆，Ecoship對風(fēng)能的利用還體現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電方面。該船的頂層甲板將安裝10臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在條件合適時(shí)其發(fā)電量最多可達(dá)150千瓦。在利用太陽能方面，該船頂層甲板和客艙陽臺將安裝面積達(dá)6000平方米的光伏板，其發(fā)電量可達(dá)750千瓦。其中，客艙陽臺上的光伏板所產(chǎn)生的電力將被電池儲存起來，用于客艙晚間照明。

能源回收及循環(huán)利用是Ecoship項(xiàng)目環(huán)保理念的核心。為此，該船計(jì)劃盡可能多地采用各種能源制造及存儲設(shè)備，如氫電解發(fā)電設(shè)備、用于存儲熱能的“熱罐”、存儲冷能的“冷罐”及電池等。此外，專家還考慮為Ecoship配備一個(gè)“能量平衡系統(tǒng)”，用于把該船在服務(wù)航速下產(chǎn)生的廢熱儲存起來，以待靠港時(shí)使用。

項(xiàng)目組在這方面的目標(biāo)是，該船的能量存儲系統(tǒng)可在該船靠港關(guān)閉發(fā)動機(jī)后，為其提供能量達(dá)6小時(shí)。和平之舟表示，與船舶在靠港時(shí)仍舊由發(fā)動機(jī)來供電的傳統(tǒng)做法相比，這一方案盡管會使航行期間的發(fā)電量略有增加，但仍是相對更好的選擇。

據(jù)安德烈·莫利納介紹，在服務(wù)航速下，Ecoship每天產(chǎn)生的廢熱約為1500千瓦，即129萬千卡/時(shí)。那么，若廢熱能被有效存儲及利用，則該船3天產(chǎn)生的廢熱即可滿足其在靠港時(shí)3.5小時(shí)的能源需求。

表1 Ecoship在不同航速下通過各種技術(shù)可節(jié)約的能源

圖1

圖2

項(xiàng)目組專家還考慮利用廢熱來產(chǎn)生氫，并將其在壓強(qiáng)600巴（Bar）的條件下進(jìn)行儲存，以在船舶靠港時(shí)加以利用。不過， 2017年1月1日生效的《國際船舶使用氣體或其他低閃點(diǎn)燃料安全規(guī)則》（IGF）主要針對液化天然氣（LNG）等低閃點(diǎn)燃料，卻并未提及氫燃料。因此，對氫的利用還需等待時(shí)機(jī)成熟后，再加裝相關(guān)設(shè)備。

與此同時(shí)，船上冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的熱能也將被利用起來。根據(jù)Ecoship項(xiàng)目的目標(biāo)，80%散失在空氣和水中的熱能將被重新利用。圖1和圖2為該船廢物處理及廢水、廢熱回收利用示意圖。

在此基礎(chǔ)上，Ecoship還計(jì)劃采用一套“電力管理和節(jié)能控制”（PMESC）系統(tǒng)。該系統(tǒng)有望能夠依據(jù)各外部條件如陽光、風(fēng)力、波浪、氣溫等的變化，以及內(nèi)部條件如廢熱、廢水的利用情況，來動態(tài)分析出該船推進(jìn)系統(tǒng)及客艙所需的電力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對全船電力的優(yōu)化管理，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。為此，項(xiàng)目科研人員正開展相關(guān)研發(fā)工作，目前已成功將多個(gè)配電管理系統(tǒng)集成在PMESC系統(tǒng)中。

安德烈·莫利納表示，這意味著，PMESC系統(tǒng)能夠像人類的大腦一樣工作，并不斷積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而擁有自我學(xué)習(xí)的能力。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，還需進(jìn)一步開展研究。不過，大多數(shù)設(shè)備制造商都對這一設(shè)想望而卻步，因此項(xiàng)目組正在嘗試聯(lián)系一些對此感興趣的大學(xué)，以開展合作。

“和平之舟”現(xiàn)有的豪華郵輪“海洋之夢”號

此外，Ecoship還將采用航路管理系統(tǒng)，以根據(jù)海況及天氣條件來充分利用風(fēng)能等綠色能源，從而減少發(fā)電機(jī)的發(fā)電量，進(jìn)一步降低能耗。

毫無疑問，Ecoship不可能利用所有最先進(jìn)的海事技術(shù)?？紤]到這一點(diǎn)，項(xiàng)目組制定了靈活的解決方案，預(yù)留了加裝設(shè)備的空間，以確保可及時(shí)采用各類新技術(shù)。

（劉穎 譯）

鏈接

“和平之舟”成立于1983年，旨在通過與各國交流，在世界各地傳播和平、環(huán)保和綠色的理念，并致力于“和平”“人權(quán)”“環(huán)境”“全球一體化”等相關(guān)問題的解決。該組織已被納入聯(lián)合國NGO體系，并獲得聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)和社會理事會（ECOSOC）“咨商地位”。

目前，“和平之舟”的“海洋之夢”號每年航行3次，每次航行80—100天，每次約搭載乘客1000名。該組織希望，其Ecoship建成后，每年可搭載6000人航行，并作為“浮動的可持續(xù)發(fā)展實(shí)驗(yàn)室”，為海洋、氣候及綠色海事技術(shù)的相關(guān)科研項(xiàng)目做出貢獻(xiàn)。