王建勛
動力系統是船舶航行的核心部分,不僅決定船舶運行能力,而且對經濟、節能、環境等有很大的影響,已成為全球造船業的關注重點,也是造船國家競爭的關鍵。隨著造船業的發展,尤其是節能減排的要求,在船市持續低迷的形勢下,各國更加關注船用動力系統的研發,開發新能源動力系統,提升船舶先進性和競爭力。那么,未來的船用動力系統將是怎么樣?船舶動力系統的創新之路應如何走?
船舶動力發展軌跡
在古代,船舶一直以簡單的風力、人力作為航行動力,直到18世紀英國工業革命進入蒸汽時代后,機械能才開始作為船舶動力。1807年,美國人富爾頓發明了汽船,掀開了蒸汽機在海上運輸的使用。19世紀,隨著石油的開采,柴油逐漸成為船舶動力的主要能源,直到今天仍在各種船舶上繼續使用,而這一過程中,由于科技的日益發達,船舶的動力研究不斷引向深入,電力、核能、液化石油氣和液化天然氣均介入船舶動力能源的行列,但一直不能得普遍推廣,只是在一些特殊船種上小范圍使用。如:電力能源于上世紀90年代開始應用,主要用于軍船和小型商船。近年來,因為擁有環保和價格上的優勢,加之技術日益成熟,LNG燃料船的研發和應用不斷鋪開,天然氣取代柴油的趨勢已成定局。
船舶能源的發展趨勢
船用動力能源的發展趨勢必然是節能、環保、可再生能源,主要有天然氣、風能、太陽能、核能、生物質能等,其中天然氣更是今后的重點開發推廣目標。
1、風能:以風能作動力(風帆助航)或風力發電,受自然條件限制,應用難度大。
2、太陽能:利用陽光能量來提供航行動力,但關鍵技術短期內難有突破。
3、核能:核動力裝置特殊,技術要求高,一般不適合民用船應用。
4、生物質能:生物柴油比柴油燃燒快,少污染,但摻混有限,也難以大規模應用。
5、LPG(液化石油氣):已較大范圍投入使用,具有節能、環保、安全、經濟等優點。
6、LNG(液化天然氣):比LPG更有優勢,是未來重點發展的船舶動力能源。
其實,未來的船舶能源遠遠不止這些,比如:有人還設想利用江河水落差來產生水能,進而發電助航。
LNG燃料與柴油的優劣
對比柴油,LNG燃料的優勢是顯而易見的:首先是環保優勢。以天然氣作為船用燃料,比起重油可減少80%二氧化氮、二氧化碳、二氧化硫的排放量;其次是成本優勢。使用LNG清潔能源比使用柴油節約40%~60%的燃料費用。按熱值計算,LNG價格只有柴油的60%左右,另外可減少維護費用逾50%;最后是安全優勢。LNG屬低溫液體,燃點比汽柴油高,泄漏可及時被發現,易擴散,不易達到爆炸極限。
LNG燃料存在一定的劣勢:LNG燃料系統體積大。LNG儲罐燃料系統所占空間大,比傳統的柴油燃料儲存所占空間大4倍左右,影響載貨量;LNG燃料船的造價較高。LNG燃料船的造價高于傳統柴油燃料船5%~20%;LNG燃料缺乏技術安全通用規則。大部分國家還沒有針對LNG船用燃料的技術標準規則等出臺相關政府管制規定。
推行LNG燃料動力系統的策略
最近,“武家嘴57”輪被核準為LNG燃料動力試點船舶,標志著我國海船LNG燃料動力試點正式啟動,但我國LNG燃料動力船的發展還存在諸多問題,如缺乏安全技術規范;投入資金有困難,船東普遍持觀望態度;加氣站等配套設施不健全;LNG的儲存、加注、動力和運輸的技術難題有待攻關。為此,一些船舶企業提出了有益的建議。
中船重工第702研究所:1、出臺相關鼓勵扶持政策??山梃b北歐一些國家的做法,在LNG的加氣站建設、船舶建造等方面,采取減稅、資金補貼等措施。2、健全完善標準規范。盡快制定相關設計建設規范、安全標準方面的標準。研究制定相關技術規程和操作指南,主要包括港口、船舶應用LNG燃料和LNG加注站點的安全操作與管理規程、LNG燃料船的風險管理指南、作業人員的培訓指南及排放效果監測檢測規程等。3、加強技術攻關。開展LNG燃料加注站點科學布局和LNG燃料在水運行業應用的加注、儲存、運輸安全風險評估等基礎性研究工作;開展LNG運輸船在內河水域航行的安全保障和技術要求研究;開展成套關鍵技術的研究;發揮產學研用等方面的優勢,組織力量開展船用LNG燃料在儲存、加注、動力和運輸等過程的重大技術專項研究。
珠海博澳游艇科技有限公司:LNG燃料動力系統的發展,需要政府的產業政策支持和引導、工業界的積極應用和推廣、科學界的研發創新。三者相輔相成,缺一不可。
的確,要真正實現船舶油改氣,促進我國LNG燃料船的普遍推行,政府、科學界、金融界的支持不可或缺,而政策引導、規范管理、技術推進則是這次革新的重點。