豪华邮轮迈向绿色未来

2017-02-23刘颖

船舶经济贸易 2017年1期

豪华邮轮迈向绿色未来

日本非政府组织“和平之舟”正致力于打造一艘环保型豪华邮轮，以推进海事业节能减排。

2016年9月3日，中美两国同时批准和接受了于去年巴黎联合国气候变化大会（COP21）上达成的《巴黎协定》。无疑，此举将有助于各缔约国完成《巴黎协定》中“把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2摄氏度之内”的目标。然而，其他利益相关方如航运业，还必须寻求更好的解决方案，在节能减排方面做出更大贡献。

在10月6日召开的国际民航组织（ICAO）第39届大会上，航空工业签署了一项具有里程碑意义的协议，决定建立一个“全球性市场机制”（GMBM），以减少全行业的二氧化碳排放。

相比之下，尽管各国船东协会都呼吁，应尽快制定温室气体减排时间表，但当前国际海事组织（IMO）各成员国仍未就减排目标达成一致。

在这一背景之下，日本非政府组织（NGO）“和平之舟”（ Peace Boat）正开展的“Ecoship”项目不仅有助于推进绿色航运，也将证明“以生态为核心”的设计理念可在节能减排方面发挥重要作用。

Ecoship技术参数

项目目标

Ecoship项目的构想始于2014年。当时，全球尤其是亚洲豪华邮轮市场异常火爆。为此，和平之舟决定设计建造一艘名为Ecoship的豪华邮轮，并使其环保性能远超现有的“最绿色”的船舶。

Ecoship项目旨在创立一个“清洁”模式，以使市场需求快速增加的豪华邮轮行业得以实现可持续发展。该模式为：通过在船型设计中大量应用绿色技术，在节能减排方面取得明显进展；同时使“可持续性”成为各相关方在豪华邮轮设计及运营过程中考量的核心问题。为此，来自造船、可再生能源、生物纤维等多个领域的30名工程师、科学家参与了Ecoship项目。

Ecoship项目负责人安德烈·莫利纳（Andres Molina）强调，该项目不仅仅是聚焦于某项新技术，更是要找到真正行之有效的解决方案，切实地实现环保目标。而这也正是船东希望向外界展示的最重要内容。

当前，该项目正处于建造招标阶段。据悉，DNV GL将为项目提供设计咨询方面的协助，在2016年9月召开的汉堡海事展（SMM）上，DNV GL已与和平之舟、负责原始设计的西班牙Oliver Design公司签署了谅解备忘录。此外，Ecoship的建造合同将于2017年生效，其交付期则为2020年。

Ecoship在环保方面的主要目标为：二氧化碳（CO2）排放量比和平之舟现有的“海洋之梦”号（Ocean Dream）减少40%；实现硫化物（SOx）及氮氧化物（NOx）零排放；与同等吨位的豪华邮轮相比，推进系统的油耗减少20%，客舱的油耗减少50%；推进系统以液化天然气（LNG）为主要燃料，同时利用生物柴油、太阳能和风能来进一步减少碳排放。

Ecoship 设计效果图

主要技术

安德烈·莫利纳介绍， Ecoship将通过安装风帆、使用光伏（PV）板、采用特殊船体结构、综合采取多种节能措施、提高运营效率等方法，实现与同期建造的船舶相比碳排放量减少20%的目标。

在动力系统方面，Ecoship将配备柴—电电力推进系统，其中包括总输出功率达20兆瓦的吊舱推进器2个，单机功率为4.59兆瓦的四冲程双燃料（液化天然气/船用柴油）发动机6台。此外，该船还有可能安装10张风帆，在风力条件良好的情况下，这些风帆有望使该船动力系统的能耗减少10%左右。不过，安德烈·莫利纳称，风帆目前只是包括弗莱特纳转筒帆（Flettner rotor）、折叠帆在内的众多选项之一，未必一定会装船使用。

对此，Ecoship项目的专家之一、来自DNV GL的安德烈亚斯·乌尔里希（Andreas Ullrich）解释说，设计师和船厂需要对风帆的具体形式进一步研究，全面考虑稳性等问题，以确定最佳方案。据了解，在该项目中，DNV GL主要负责对Ecoship的设计方案进行评估，并就此与船厂、供货商进行研讨；该船建成后将入级该船级社。

除了风帆，Ecoship对风能的利用还体现在风力发电方面。该船的顶层甲板将安装10台风力发电机，在条件合适时其发电量最多可达150千瓦。在利用太阳能方面，该船顶层甲板和客舱阳台将安装面积达6000平方米的光伏板，其发电量可达750千瓦。其中，客舱阳台上的光伏板所产生的电力将被电池储存起来，用于客舱晚间照明。

能源回收及循环利用是Ecoship项目环保理念的核心。为此，该船计划尽可能多地采用各种能源制造及存储设备，如氢电解发电设备、用于存储热能的“热罐”、存储冷能的“冷罐”及电池等。此外，专家还考虑为Ecoship配备一个“能量平衡系统”，用于把该船在服务航速下产生的废热储存起来，以待靠港时使用。

项目组在这方面的目标是，该船的能量存储系统可在该船靠港关闭发动机后，为其提供能量达6小时。和平之舟表示，与船舶在靠港时仍旧由发动机来供电的传统做法相比，这一方案尽管会使航行期间的发电量略有增加，但仍是相对更好的选择。

据安德烈·莫利纳介绍，在服务航速下，Ecoship每天产生的废热约为1500千瓦，即129万千卡/时。那么，若废热能被有效存储及利用，则该船3天产生的废热即可满足其在靠港时3.5小时的能源需求。

表1 Ecoship在不同航速下通过各种技术可节约的能源

图1

图2

项目组专家还考虑利用废热来产生氢，并将其在压强600巴（Bar）的条件下进行储存，以在船舶靠港时加以利用。不过， 2017年1月1日生效的《国际船舶使用气体或其他低闪点燃料安全规则》（IGF）主要针对液化天然气（LNG）等低闪点燃料，却并未提及氢燃料。因此，对氢的利用还需等待时机成熟后，再加装相关设备。

与此同时，船上冷却系统产生的热能也将被利用起来。根据Ecoship项目的目标，80%散失在空气和水中的热能将被重新利用。图1和图2为该船废物处理及废水、废热回收利用示意图。

在此基础上，Ecoship还计划采用一套“电力管理和节能控制”（PMESC）系统。该系统有望能够依据各外部条件如阳光、风力、波浪、气温等的变化，以及内部条件如废热、废水的利用情况，来动态分析出该船推进系统及客舱所需的电力，进而实现对全船电力的优化管理，最终实现节能降耗的目标。为此，项目科研人员正开展相关研发工作，目前已成功将多个配电管理系统集成在PMESC系统中。

安德烈·莫利纳表示，这意味着，PMESC系统能够像人类的大脑一样工作，并不断积累经验，进而拥有自我学习的能力。要实现这一点，还需进一步开展研究。不过，大多数设备制造商都对这一设想望而却步，因此项目组正在尝试联系一些对此感兴趣的大学，以开展合作。