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，以推進海事業(yè)節(jié)能減排。

2016年9月3日，中美兩國同時批準和接受了于去年巴黎聯(lián)合國氣候變化大會（COP21）上達成的《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”的目標。然而，其他利益相關方如航運業(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。

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)簽署了一項具有里程碑意義的協(xié)議，決定建立一個“全球性市場機制”（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，應盡快制定溫室氣體減排時間表，但當前國際海事組織（IMO）各成員國仍未就減排目標達成一致。

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”項目不僅有助于推進綠色航運，也將證明“以生態(tài)為核心”的設計理念可在節(jié)能減排方面發(fā)揮重要作用。

Ecoship技術參數(shù)

項目目標

Ecoship項目的構想始于2014年。當時，全球尤其是亞洲豪華郵輪市場異常火爆。為此，和平之舟決定設計建造一艘名為Ecoship的豪華郵輪，并使其環(huán)保性能遠超現(xiàn)有的“最綠色”的船舶。

Ecoship項目旨在創(chuàng)立一個“清潔”模式，以使市場需求快速增加的豪華郵輪行業(yè)得以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。該模式為：通過在船型設計中大量應用綠色技術，在節(jié)能減排方面取得明顯進展；同時使“可持續(xù)性”成為各相關方在豪華郵輪設計及運營過程中考量的核心問題。為此，來自造船、可再生能源、生物纖維等多個領域的30名工程師、科學家參與了Ecoship項目。

Ecoship項目負責人安德烈·莫利納（Andres Molina）強調，該項目不僅僅是聚焦于某項新技術，更是要找到真正行之有效的解決方案，切實地實現(xiàn)環(huán)保目標。而這也正是船東希望向外界展示的最重要內容。

當前，該項目正處于建造招標階段。據(jù)悉，DNV GL將為項目提供設計咨詢方面的協(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、負責原始設計的西班牙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，推進系統(tǒng)的油耗減少20%，客艙的油耗減少50%；推進系統(tǒng)以液化天然氣（LNG）為主要燃料，同時利用生物柴油、太陽能和風能來進一步減少碳排放。

Ecoship 設計效果圖

主要技術

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

在動力系統(tǒng)方面，Ecoship將配備柴—電電力推進系統(tǒng)，其中包括總輸出功率達20兆瓦的吊艙推進器2個，單機功率為4.59兆瓦的四沖程雙燃料（液化天然氣/船用柴油）發(fā)動機6臺。此外，該船還有可能安裝10張風帆，在風力條件良好的情況下，這些風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，風帆目前只是包括弗萊特納轉筒帆（Flettner rotor）、折疊帆在內的眾多選項之一，未必一定會裝船使用。

對此，Ecoship項目的專家之一、來自DNV GL的安德烈亞斯·烏爾里希（Andreas Ullrich）解釋說， 設計師和船廠需要對風帆的具體形式進一步研究，全面考慮穩(wěn)性等問題，以確定最佳方案。據(jù)了解，在該項目中，DNV GL主要負責對Ecoship的設計方案進行評估，并就此與船廠、供貨商進行研討；該船建成后將入級該船級社。

除了風帆，Ecoship對風能的利用還體現(xiàn)在風力發(fā)電方面。該船的頂層甲板將安裝10臺風力發(fā)電機，在條件合適時其發(fā)電量最多可達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6000平方米的光伏板，其發(fā)電量可達750千瓦。其中，客艙陽臺上的光伏板所產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項目環(huán)保理念的核心。為此，該船計劃盡可能多地采用各種能源制造及存儲設備，如氫電解發(fā)電設備、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“能量平衡系統(tǒng)”，用于把該船在服務航速下產生的廢熱儲存起來，以待靠港時使用。

項目組在這方面的目標是，該船的能量存儲系統(tǒng)可在該船靠港關閉發(fā)動機后，為其提供能量達6小時。和平之舟表示，與船舶在靠港時仍舊由發(fā)動機來供電的傳統(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，在服務航速下，Ecoship每天產生的廢熱約為1500千瓦，即129萬千卡/時。那么，若廢熱能被有效存儲及利用，則該船3天產生的廢熱即可滿足其在靠港時3.5小時的能源需求。

表1 Ecoship在不同航速下通過各種技術可節(jié)約的能源

圖1

圖2

項目組專家還考慮利用廢熱來產生氫，并將其在壓強600巴（Bar）的條件下進行儲存，以在船舶靠港時加以利用。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燃料安全規(guī)則》（IGF）主要針對液化天然氣（LNG）等低閃點燃料，卻并未提及氫燃料。因此，對氫的利用還需等待時機成熟后，再加裝相關設備。

與此同時，船上冷卻系統(tǒng)產生的熱能也將被利用起來。根據(jù)Ecoship項目的目標，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。

在此基礎上，Ecoship還計劃采用一套“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、風力、波浪、氣溫等的變化，以及內部條件如廢熱、廢水的利用情況，來動態(tài)分析出該船推進系統(tǒng)及客艙所需的電力，進而實現(xiàn)對全船電力的優(yōu)化管理，最終實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標。為此，項目科研人員正開展相關研發(fā)工作，目前已成功將多個配電管理系統(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，并不斷積累經驗，進而擁有自我學習的能力。要實現(xiàn)這一點，還需進一步開展研究。不過，大多數(shù)設備制造商都對這一設想望而卻步，因此項目組正在嘗試聯(lián)系一些對此感興趣的大學，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能等綠色能源，從而減少發(fā)電機的發(fā)電量，進一步降低能耗。

毫無疑問，Ecoship不可能利用所有最先進的海事技術?？紤]到這一點，項目組制定了靈活的解決方案，預留了加裝設備的空間，以確?？杉皶r采用各類新技術。

（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”“環(huán)境”“全球一體化”等相關問題的解決。該組織已被納入聯(lián)合國NGO體系，并獲得聯(lián)合國經濟和社會理事會（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)展實驗室”，為海洋、氣候及綠色海事技術的相關科研項目做出貢獻。