绿色集装箱船扬帆北欧

2017-10-10刘颖

船舶经济贸易 2017年9期

绿色集装箱船扬帆北欧

与常规支线集装箱船的平均排放量相比，ECO Feeder支线集装箱船可使二氧化碳排放量减少30%以上。

航运业老旧且高排放的船舶亟需被取代。根据一份2013年的航运业调查报告，2005年，沿海区域35%的硫沉积、20%的氮沉积来自于船舶排放的废气。

谈及海事业减排，人们往往寄希望于新概念燃料。然而，应用现有技术提高船舶能效亦不应被忽视。丹麦海事界就通过应用多种现有技术，研发了“ECO Feeder”支线集装箱船，取得了明显的减排效果。

丹麦的“未来绿色船舶”（GSF）计划于2016年启动了区域性的“ECO Feeder”项目，旨在更新现有的集装箱船船队。该项目已公布的“ECO Feeder”支线集装箱船型，设计方为欧登赛海事技术（OMT）——一家丹麦船舶设计、建造及项目管理公司。

ECO Feeder项目希望证明：船舶通过应用现有技术，即可使减排效果非常接近航运业的目标。对此，OMT公司集装箱船业务发展总监托马斯·埃弗森（Thomas Eefsen）表示：“我们从一开始就没想过要设计一艘‘科幻船’。我们想采用的是现有的技术，或至少是即将实现的技术。”但需要指出的是，这并不意味着海事业将不再探索使用新型燃料。

据介绍，与常规支线集装箱船的平均值相比，“ECO Feeder”支线集装箱船每TEU的二氧化碳排放量减少了30%以上。不仅如此，在硫化物排放量方面，该型船符合将于2020年强制生效的燃油含硫量不超过0.5%的标准；在氮氧化物排放量方面，该型船亦满足国际海事组织（IMO）Tier III要求；此外，其颗粒物及黑碳（燃油不完全燃烧产生的含碳物质）排放量也相应减少。

除了减少废气排放，OMT公司的另一个目标是，在当前的基础上，降低单个集装箱每海里的运输成本，并研究这一经济因素与大气环境变化之间的关系。

确立上述目标后，OMT公司开展了以下三个阶段的工作：与相关方建立合作伙伴关系、信息共享及对合作方提出的解决方案进行评估。

船型设计

项目方对“ECO Feeder”支线集装箱船的核心要求是：操作简单，布置紧凑。这就意味着该型船会有一个形状类似集装箱的开放的顶部区域，以使集装箱在箱格导轨内紧凑堆放。此外，该型船的标准载箱量为2500TEU（无液化天然气储罐），或2422TEU（有液化天然气储罐）；而在航行于基尔运河（位于德国北部，沟通北海与波罗的海）时，其载箱量为1100TEU（此时单箱重量为14吨）。

可通过基尔运河的船舶的最大宽度为32.5米，而这也成了“ECO Feeder”支线集装箱船的型宽。对此，托马斯·埃弗森解释说：“考虑到船舶如今的航速要低于5—10年前，因此增加船体宽度有助于提高能效。”更宽的船体不仅有助于增加载箱量，还能提高该船的稳性，且后者可使所需的压载水量相应减少，从而进一步增加载箱量。基于上述考虑，技术人员设计了相对细长的压载舱及较低的船舶重心，后者同样可有助于实现载箱量的最大化。其结果是，与船长相同的常规集装箱船相比，型宽32.5米的“ECO Feeder”支线集装箱船的载箱量提高了10%以上。

然而，上述设计方案也有不足之处：较宽的船体也导致该型船所需的动力进一步增加。不过，OMT公司的合作伙伴表示，由于其航速较慢，因此单位TEU的油耗仍然减少了。

此外，顶部开放的设计方案使得“ECO Feeder”支线集装箱船更易装载、紧固集装箱，这意味着其在港口所花费的时间将进一步减少。不仅如此，其10层集装箱处装有自动化设备，可将集装箱运至13层而无需紧固，从而使该型船在每个港口的作业时间最多减少2小时。

据介绍，通过应用多种解决方案，“ECO Feeder”支线集装箱船在港口的作业时间最多可缩减50%。这意味着，该型船在每段航程中的实际航行时间有所增加，因此其航速可进一步降低，进而使油耗继续减少。

为了减少人工成本并增加载货量，该型船的船员人数有所减少，船员居住舱室位于A甲板的两侧，每侧共有5个舱室。考虑到未来智能船舶及无人驾驶等新技术将推广应用，摄像头及传感器等设备将安装在该船的艏部、艉部及舷侧而不是船桥处。此外，其控制室位于艉部，不会被集装箱遮挡视线。基于上述设计，该型船的装载量增加了100TEU。

“ECO Feeder”支线集装箱船设计效果图

动力系统

“ECO Feeder”支线集装箱船采用了1台二冲程双燃料发动机，能够以LNG（液化天然气）为燃料。这一方案能使其每TEU二氧化碳排放量减少20%左右，硫化物排放量几乎为零。对此，托马斯·埃弗森表示：“关于混合动力，我们结论是，若船上的空间足够，则二冲程主机的优势很难被其他设备取代。其原因是，电力推进系统的能量输送损耗太大。”在氮氧化物排放方面，该船采用了EGR（废气再循环）装置，以满足国际海事组织Tier III标准要求。

此外，该型船装有4个圆柱形C型LNG储罐，其总容量为1300立方米，可以满足该型船航行15天或5000海里的LNG需要；其电力则由2台柴油发电机组及1台直列轴带式发电机提供，以提高燃油效率。

据介绍，“ECO Feeder”支线集装箱船辅机及冷藏集装箱所需的电力，约占全船总电力的10—15%。项目组表示：“考虑到四冲程发动机比二冲程发动机的能源效率要高20%，该型船采用了1台功率为2000千瓦的PTO轴带发电机，为辅机和冷藏集装箱提供电力。与单独采用四冲程柴油机发电相比，这一方案可使能效提高6%左右。”

除上述设备外，该型船还配备了功率为1兆瓦的电池系统。在港口模式下，电池系统将为艏侧推供电，从而使能耗减少1—2%。此外，柴油发电机组的负载会被不断优化，从而进一步减少油耗。

在上述设备基础上，“ECO Feeder”支线集装箱船还考虑采用有机朗肯循环（ORC）系统，以利用发动机的废热。为此，该型船将使用含硫量低于0.1 %的低硫燃料，避免在冷却锅炉的过程中形成硫酸，且无需使用蒸汽对燃油进行预热。以此计算，在ISO条件下，该型船可节省3.3%的燃料；在冬季，则可节省2.3%的燃料。若再利用发动机扫气系统及EGR装置冷却器的废热，则该船的节能效果还将提升。