綠色船舶的最新發(fā)展_圖文

1、 “綠色船舶”的概念最早出現(xiàn)于20世紀90年代中期，核心內(nèi)容是在其全壽命周期中（包括設(shè)計、制造、營運、報廢拆解），通過采用先進技術(shù)，能經(jīng)濟地滿足用戶功能和使用性能的要求，并節(jié)省資源和能源，減少或消除環(huán)境污染，且對勞動者（生產(chǎn)者和使用者）具有良好保護的船舶。綠色船舶的內(nèi)涵綠色船舶的綠色度主要取決于設(shè)計人員的環(huán)境意識、以人為本的設(shè)計理念和營運過程中的管理力度。當前綠色船舶在設(shè)計、建造和營運中主要體現(xiàn)在以下幾方面：設(shè)計中，廣泛采用綠色無污染材料、標準化和模塊化零部件或單元；充分考慮加工制造過程中材料利用率，同時還須考慮船舶產(chǎn)品在營運壽命終止后，報廢、拆解不會對環(huán)境造成負面影響，以及部分材料、零部件和

2、設(shè)備能夠再生利用；盡量簡化工藝，優(yōu)化配置, 提高整個制造系統(tǒng)的運行效率, 使原材料和能源的消耗最少；減少不可再生資源和短缺資源的使用量, 盡量采用各種替代物資和技術(shù)。制造中，采用綠色制造工藝，即從技術(shù)入手，盡量采用 2物料和能源消耗少、廢棄物少、對環(huán)境污染小的工藝方案和工藝路線。目前最有效的綠色制造包括：綠色加工工藝、綠色焊接工藝和綠色涂裝工藝。其中，綠色加工工藝包括凈成形制造、干式加工、工藝模擬技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與敏捷制造等；綠色焊接工藝即選擇使用節(jié)能焊機，采用高效、無弧光、無粉塵污染的焊接材料和方法；綠色涂裝工藝即通過合理選擇涂料，減少涂料品種，簡化工序，提高工時效率，采用移動式

3、涂裝系統(tǒng)和環(huán)保型分段涂裝房，實現(xiàn)環(huán)保型涂裝作業(yè)的目標。 運營中，減少發(fā)動機氮氧化物、硫氧化物等溫室氣體的排放；防止燃料油、有害液體的泄漏；合理進行垃圾、污水處理；嚴格控制艙底油的卸載等。此外，為了更快地推進綠色船舶的發(fā)展進程，國際海事組織（IMO ）、歐盟以及一些國家也都紛紛出臺各種規(guī)范、標準，從制度上確保全球海洋環(huán)境或區(qū)域海洋環(huán)境盡可能地免受污染。因此，綠色船舶在設(shè)計、建造、營運以及后期的報廢拆解過程中都要嚴格地遵守各項規(guī)范、標準的要求，同時還須密切關(guān)注未來將要頒布、執(zhí)行的各項規(guī)范、標準，做到未雨綢繆。 3 圖1 綠色船舶設(shè)計要點新型綠色船舶研發(fā)現(xiàn)狀為了更好地應(yīng)對日益嚴格的環(huán)保要求，更加積極

4、主動地應(yīng)對未來船舶市場的需求，世界各大船舶研究機構(gòu)、先進造船企業(yè)以及相關(guān)機構(gòu)都在加大研發(fā)力度，不斷推出滿足綠色船舶要求的新技術(shù)、新船型以及新動力等。目前，關(guān)于綠色船舶的研發(fā)，從基本的高效節(jié)能船型開發(fā)、到低排放高效動力推進裝置的研發(fā)，再到環(huán)保無污染涂料以及輕質(zhì)材料的研制，可謂面面俱到，全方位地打造著未來的新型綠色船舶。其中，新概念無壓載水（或壓載水箱）船舶和新型能源推進船舶最具有革新性和代表性。4一、無壓載水（壓載水箱）船舶通常情況下，船舶需要通過裝卸一定量的壓載水來維持必要的吃水，以保證航行安全。目前，由于壓載水的隨意排放而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的改變和破壞的問題越來越引起人們的關(guān)注。壓載水已經(jīng)被國際海

5、事組織（IMO ）宣布為海洋面臨的“四大危害”之一。2004年2月國際海事組織通過了國際船舶壓載水和沉積物控制與管理公約，制定了嚴格的壓載水排放標準，同時，然而，海上環(huán)境許多航運大國也加強了對壓載水的監(jiān)管力度。保護委員會以及全球壓載水管理項目組都認為當前尚無一種適于在船上治理壓載水的有效方法。為此，日本造船研究中心（SRCJ ）提出了無壓載水船舶，而美國密熱安大學(xué)則研發(fā)出無壓載水箱船。5 1、無壓載水船舶早在2001年，SRCJ 就開始對該船型進行研究和開發(fā)，應(yīng)用于該船型的專利已被世界多數(shù)國家所接納。自2003年以來，該研究工作還受到了日本船舶技術(shù)研究協(xié)會以及私人企業(yè)的支持。2005年，日本3

6、大主要機構(gòu)：三菱重工、石川島播磨造船和日本船級社也加入了SRCJ ，進行相關(guān)的研發(fā)工作。目前，無壓載水船（NOBS ）已被證實可以應(yīng)用到現(xiàn)實中。NOBS 船體設(shè)計中一個主要特征就是船底為橫向傾斜的，如此設(shè)計主要是為了使船舶在無壓載水的情況下?lián)碛凶銐?6的吃水以保證船舶的安全航行。此外，通過加寬船體來解決排水量減少的問題。具體來說，NOBS 的船體在寬度上要比傳統(tǒng)的船體寬：為滿足吃水時的排水量，船底設(shè)計成橫向具有較大傾角的形狀；為分散排水量，加大了船首和船尾的面積。此外，采用小而高效的螺旋槳進行推進。自2001年以來，NOBS 的研發(fā)工作已經(jīng)取得了很大進展，目前從研究情況來看，可以確定的是NOB

7、S 適用于大型船舶如蘇伊士油輪和VLCC （見表），并且有希望獲得較好的經(jīng)濟效益。2、無壓載水箱船7 圖2 無壓載水箱船美國密熱安大學(xué)近日成功研發(fā)出無壓載水箱貨船（圖2），并在大型水槽進行了試驗，試驗結(jié)果證實可以達到節(jié)省燃油和減排的目的，且能提高航速。美國密熱安大學(xué)研發(fā)的新概念船設(shè)計思路是取消壓載水箱，代之以兩條海水可在艙內(nèi)流動的大型管道“水流箱”。當空船出港時，將大型管道的前后蓋子打開，海水自然地流入, 隨著船出航，海水從管道自前向后流動，保持船舶平衡；貨船載貨航行時, 將兩條大管道中的海水排放掉，關(guān)上前后的蓋子。 8據(jù)悉，美國海洋研究所為此提供了一筆資金，幫助密熱安大學(xué)對該無壓載水箱貨船進

8、行航行試驗。結(jié)果證明, 該船未出現(xiàn)任何問題，與此同時，還證明該方式可使船舶動力最大節(jié)省3。由此測算，如果一艘3.2萬載重噸級散貨船滿載貨物從安大略往返航行可節(jié)省價值15萬美元的燃油。湖出發(fā)駛往歐洲港口，研究人員表示，由于船底安裝的兩條大型管道中海水自前向后流動, 水流可起到幫助螺旋槳推進器加快旋轉(zhuǎn)速度的作用，同時節(jié)省能源。二、新型能源推進船舶隨著全球溫室效應(yīng)的加劇，國際海事組織（IMO ）也越來越關(guān)注船舶溫室氣體排放對全球溫室效應(yīng)的影響。在今年上半年召開的IMO 第57次海環(huán)會（MEPC57）上，正式通過了國際防止船舶造成污染公約（MARPOL ）附則6關(guān)于減少船舶有害氣體排放規(guī)則的修正案，并

9、單獨成立了船舶溫室氣體排放工作組，對船舶造成的大氣污染問題進行研究。船舶溫室氣體隨之而來的是，各式減排已成為全球造船界熱議的話題之一。各樣新型船舶推進系統(tǒng)應(yīng)運而生。1、燃料電池推進船舶9燃料電池是將燃料（如氫、天然氣、丙烷和甲醇等）中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的機電裝置。 圖3 Wallenius 公司一艘將安裝甲醇燃料電池的汽車運輸船目前挪威船級社正在開展有關(guān)船用燃料電池的全面研究工作，研究中，燃料電池動力單元的研制結(jié)合了新型電子技術(shù)、電子動力以及控制系統(tǒng)技術(shù)，且在岸上進行動力單元的測試和認證后，進行實船實驗。已有的研究證實，燃料電池應(yīng)用到船舶之上具有柴油機無可比擬的優(yōu)點，一是應(yīng)用燃料電池的船舶

10、將比現(xiàn)有的柴油機推進船舶的效率提高50，且實現(xiàn)零污染 10排放；二是使用燃料電池不會產(chǎn)生噪音和振動，將提高乘客的舒適感，并大大改善船員的工作環(huán)境；三是燃料電池的設(shè)計簡單，可移動部件較少，因此維護方面的投入將大大減少；四是燃料電池是標準模塊化設(shè)計，可以更加方便地合理利用船上空間。同時，燃料電池的廣泛使用存在初始投入成本較高的缺點，但由于燃料電池較低的燃料消耗以及石油價格的居高不下，再加上燃料電池運行成本較低，這些都大大彌補了這一不足。2、LNG 燃料船多年來，挪威船東、咨詢公司、船廠以及相關(guān)權(quán)威人士一直關(guān)注于LNG 燃料船相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，不斷地將LNG 燃料應(yīng)用到除LNG 船以外的船舶上。目前一

11、些使用LNG 燃料的渡船已在北海地區(qū)服務(wù)。據(jù)使用這些船舶的船東介紹，這些船舶的氮氧化物的排放量減少了89，即每艘船每年減少了159噸的排放物，每年可為船東節(jié)省100萬美元。此外，二氧化碳的排放物減少了20，即每艘船每年減少2157噸的排放物。氧化硫排放量則減少了100。據(jù)悉，使用LNG 能源可以使船舶的燃料燃燒效率增加30。船舶每年約消耗7000噸LNG 。11Eidesvik 近海公司又與Vik Sandvik 設(shè)計公司聯(lián)手開發(fā)出了LNG 燃料平臺供應(yīng)船（見圖4）。Eidesvik 表示，與普通船用柴油船相比，使用LNG 燃料平臺供應(yīng)船可以使氮氧化物的排放降低84，二氧化碳排放降低20。由此

12、可見，LNG 燃料船已成為綠色船舶發(fā)展的一個方向。 圖4 采用LNG 燃料的平臺供應(yīng)船綠色船舶未來發(fā)展方向在其整個壽命周期中將不會向大氣或海洋釋放任何有害排放物，同時其運輸效率和裝載能力將達到最優(yōu)化。概括起來，綠色船舶未來發(fā)展方向包括可再生能源的充分利用，零污染、零排放物目標的實現(xiàn)，最優(yōu)化船型的開發(fā)，無污染、輕質(zhì)材料的使用等方面。一、可再生能源的充分利用新概念船舶將充分利用燃料電池、太陽能、風(fēng)能以及波浪能等零污染或可再生能源，為船上所有設(shè)施提供能量，完成船舶的所有操作。燃料電池：燃料電池技術(shù)目前發(fā)展迅速，尤其在汽車工業(yè)中的應(yīng)用已非常廣泛，這為船舶上的充分利用奠定了基礎(chǔ)。 太陽能：太陽能將通過設(shè)

13、置在船帆上的太陽能電池板等裝置獲得，當不需要通過風(fēng)能推進時，船帆通過改變角度獲得更多的太陽能。太陽能將被轉(zhuǎn)化為電能直接應(yīng)用或儲存起來。 風(fēng)能：風(fēng)能將通過由輕質(zhì)合成材料制成的船帆直接獲得。船帆將可以向上、向外折疊，能夠通過旋轉(zhuǎn)桅頂來尋找最佳的位置，吸收通過拖曳力、升力或是兩者的合力所產(chǎn)生的風(fēng)能。 波浪能：通過合理布置減搖鰭，結(jié)合波浪、減搖鰭與船舶 13的相對運動，將波浪能轉(zhuǎn)化為不同形式的能，如氫能、電能或機械能。同時，減搖鰭又通過這些能量起到對船舶的推進作用。二、零污染、零排放物目標的實現(xiàn)概念船舶通過采用可再生能源、無壓載水船型，真正實現(xiàn)船舶航行零污染、零排放物的目標。由于采用可再生能源，能量產(chǎn)生過程中伴隨的副產(chǎn)品只有純凈水蒸氣和熱；同時，由于采用燃料電池推進，既消除了船舶噪音又提高了船舶航行的靈活性；此外，通過改變船型結(jié)構(gòu)，如采用多體船結(jié)構(gòu)等，使船舶航行中完全擺脫壓載水帶來的污染問題的困擾。三、最優(yōu)化船型的開發(fā)由于要充