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(jì)90年代中期，核心內(nèi)容是在其全壽命周期中（包括設(shè)計(jì)、制造、營(yíng)運(yùn)、報(bào)廢拆解），通過(guò)采用先進(jìn)技術(shù)，能經(jīng)濟(jì)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(duì)勞動(dòng)者（生產(chǎn)者和使用者）具有良好保護(hù)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(jì)人員的環(huán)境意識(shí)、以人為本的設(shè)計(jì)理念和營(yíng)運(yùn)過(guò)程中的管理力度。當(dāng)前綠色船舶在設(shè)計(jì)、建造和營(yíng)運(yùn)中主要體現(xiàn)在以下幾方面：設(shè)計(jì)中，廣泛采用綠色無(wú)污染材料、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化零部件或單元；充分考慮加工制造過(guò)程中材料利用率，同時(shí)還須考慮船舶產(chǎn)品在營(yíng)運(yùn)壽命終止后，報(bào)廢、拆解不會(huì)對(duì)環(huán)境造成負(fù)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(jiǎn)化工藝，優(yōu)化配置, 提高整個(gè)制造系統(tǒng)的運(yùn)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(duì)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(shí)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(jī)，采用高效、無(wú)弧光、無(wú)粉塵污染的焊接材料和方法；綠色涂裝工藝即通過(guò)合理選擇涂料，減少涂料品種，簡(jiǎn)化工序，提高工時(shí)效率，采用移動(dòng)式

3、涂裝系統(tǒng)和環(huán)保型分段涂裝房，實(shí)現(xiàn)環(huán)保型涂裝作業(yè)的目標(biāo)。 運(yùn)營(yíng)中，減少發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)行垃圾、污水處理；嚴(yán)格控制艙底油的卸載等。此外，為了更快地推進(jìn)綠色船舶的發(fā)展進(jìn)程，國(guó)際海事組織（IMO ）、歐盟以及一些國(guó)家也都紛紛出臺(tái)各種規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，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(jì)、建造、營(yíng)運(yùn)以及后期的報(bào)廢拆解過(guò)程中都要嚴(yán)格地遵守各項(xiàng)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)還須密切關(guān)注未來(lái)將要頒布、執(zhí)行的各項(xiàng)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，做到未雨綢繆。 3 圖1 綠色船舶設(shè)計(jì)要點(diǎn)新型綠色船舶研發(fā)現(xiàn)狀為了更好地應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，更加積極

4、主動(dòng)地應(yīng)對(duì)未來(lái)船舶市場(chǎng)的需求，世界各大船舶研究機(jī)構(gòu)、先進(jìn)造船企業(yè)以及相關(guān)機(jī)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(dòng)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(kāi)發(fā)、到低排放高效動(dòng)力推進(jìn)裝置的研發(fā)，再到環(huán)保無(wú)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(lái)的新型綠色船舶。其中，新概念無(wú)壓載水（或壓載水箱）船舶和新型能源推進(jìn)船舶最具有革新性和代表性。4一、無(wú)壓載水（壓載水箱）船舶通常情況下，船舶需要通過(guò)裝卸一定量的壓載水來(lái)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(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。壓載水已經(jīng)被國(guó)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(guó)際海事組織通過(guò)了國(guó)際船舶壓載水和沉積物控制與管理公約，制定了嚴(yán)格的壓載水排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，然而，海上環(huán)境許多航運(yùn)大國(guó)也加強(qiáng)了對(duì)壓載水的監(jiān)管力度。保護(hù)委員會(huì)以及全球壓載水管理項(xiàng)目組都認(rèn)為當(dāng)前尚無(wú)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(wú)壓載水船舶，而美國(guó)密熱安大學(xué)則研發(fā)出無(wú)壓載水箱船。5 1、無(wú)壓載水船舶早在2001年，SRCJ 就開(kāi)始對(duì)該船型進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，應(yīng)用于該船型的專利已被世界多數(shù)國(guó)家所接納。自2003年以來(lái)，該研究工作還受到了日本船舶技術(shù)研究協(xié)會(huì)以及私人企業(yè)的支持。2005年，日本3

6、大主要機(jī)構(gòu)：三菱重工、石川島播磨造船和日本船級(jí)社也加入了SRCJ ，進(jìn)行相關(guān)的研發(fā)工作。目前，無(wú)壓載水船（NOBS ）已被證實(shí)可以應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)中。NOBS 船體設(shè)計(jì)中一個(gè)主要特征就是船底為橫向傾斜的，如此設(shè)計(jì)主要是為了使船舶在無(wú)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(guò)加寬船體來(lái)解決排水量減少的問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，NOBS 的船體在寬度上要比傳統(tǒng)的船體寬：為滿足吃水時(shí)的排水量，船底設(shè)計(jì)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(jìn)行推進(jìn)。自2001年以來(lái)，NOBS 的研發(fā)工作已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，目前從研究情況來(lái)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(jiàn)表），并且有希望獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。2、無(wú)壓載水箱船7 圖2 無(wú)壓載水箱船美國(guó)密熱安大學(xué)近日成功研發(fā)出無(wú)壓載水箱貨船（圖2），并在大型水槽進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)可以達(dá)到節(jié)省燃油和減排的目的，且能提高航速。美國(guó)密熱安大學(xué)研發(fā)的新概念船設(shè)計(jì)思路是取消壓載水箱，代之以兩條海水可在艙內(nèi)流動(dòng)的大型管道“水流箱”。當(dāng)空船出港時(shí)，將大型管道的前后蓋子打開(kāi)，海水自然地流入, 隨著船出航，海水從管道自前向后流動(dòng)，保持船舶平衡；貨船載貨航行時(shí), 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(guó)海洋研究所為此提供了一筆資金，幫助密熱安大學(xué)對(duì)該無(wú)壓載水箱貨船進(jìn)

8、行航行試驗(yàn)。結(jié)果證明, 該船未出現(xiàn)任何問(wèn)題，與此同時(shí)，還證明該方式可使船舶動(dòng)力最大節(jié)省3。由此測(cè)算，如果一艘3.2萬(wàn)載重噸級(jí)散貨船滿載貨物從安大略往返航行可節(jié)省價(jià)值15萬(wàn)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(dòng), 水流可起到幫助螺旋槳推進(jìn)器加快旋轉(zhuǎn)速度的作用，同時(shí)節(jié)省能源。二、新型能源推進(jìn)船舶隨著全球溫室效應(yīng)的加劇，國(guó)際海事組織（IMO ）也越來(lái)越關(guān)注船舶溫室氣體排放對(duì)全球溫室效應(yīng)的影響。在今年上半年召開(kāi)的IMO 第57次海環(huán)會(huì)（MEPC57）上，正式通過(guò)了國(guó)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(dú)成立了船舶溫室氣體排放工作組，對(duì)船舶造成的大氣污染問(wèn)題進(jìn)行研究。船舶溫室氣體隨之而來(lái)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(jìn)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。1、燃料電池推進(jìn)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(jī)電裝置。 圖3 Wallenius 公司一艘將安裝甲醇燃料電池的汽車運(yùn)輸船目前挪威船級(jí)社正在開(kāi)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(dòng)力單元的研制結(jié)合了新型電子技術(shù)、電子動(dòng)力以及控制系統(tǒng)技術(shù)，且在岸上進(jìn)行動(dòng)力單元的測(cè)試和認(rèn)證后，進(jìn)行實(shí)船實(shí)驗(yàn)。已有的研究證實(shí)，燃料電池應(yīng)用到船舶之上具有柴油機(jī)無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，一是應(yīng)用燃料電池的船舶

10、將比現(xiàn)有的柴油機(jī)推進(jìn)船舶的效率提高50，且實(shí)現(xiàn)零污染 10排放；二是使用燃料電池不會(huì)產(chǎn)生噪音和振動(dòng)，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(jì)簡(jiǎn)單，可移動(dòng)部件較少，因此維護(hù)方面的投入將大大減少；四是燃料電池是標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì)，可以更加方便地合理利用船上空間。同時(shí)，燃料電池的廣泛使用存在初始投入成本較高的缺點(diǎn)，但由于燃料電池較低的燃料消耗以及石油價(jià)格的居高不下，再加上燃料電池運(yùn)行成本較低，這些都大大彌補(bǔ)了這一不足。2、LNG 燃料船多年來(lái)，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(wàn)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(jì)公司聯(lián)手開(kāi)發(fā)出了LNG 燃料平臺(tái)供應(yīng)船（見(jiàn)圖4）。Eidesvik 表示，與普通船用柴油船相比，使用LNG 燃料平臺(tái)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(jiàn)，LNG 燃料船已成為綠色船舶發(fā)展的一個(gè)方向。 圖4 采用LNG 燃料的平臺(tái)供應(yīng)船綠色船舶未來(lái)發(fā)展方向在其整個(gè)壽命周期中將不會(huì)向大氣或海洋釋放任何有害排放物，同時(shí)其運(yùn)輸效率和裝載能力將達(dá)到最優(yōu)化。概括起來(lái)，綠色船舶未來(lái)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(biāo)的實(shí)現(xiàn)，最優(yōu)化船型的開(kāi)發(fā)，無(wú)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(yáng)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(yáng)能：太陽(yáng)能將通過(guò)設(shè)

13、置在船帆上的太陽(yáng)能電池板等裝置獲得，當(dāng)不需要通過(guò)風(fēng)能推進(jìn)時(shí)，船帆通過(guò)改變角度獲得更多的太陽(yáng)能。太陽(yáng)能將被轉(zhuǎn)化為電能直接應(yīng)用或儲(chǔ)存起來(lái)。 風(fēng)能：風(fēng)能將通過(guò)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(guò)旋轉(zhuǎn)桅頂來(lái)尋找最佳的位置，吸收通過(guò)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(guò)合理布置減搖鰭，結(jié)合波浪、減搖鰭與船舶 13的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將波浪能轉(zhuǎn)化為不同形式的能，如氫能、電能或機(jī)械能。同時(shí)，減搖鰭又通過(guò)這些能量起到對(duì)船舶的推進(jìn)作用。二、零污染、零排放物目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)概念船舶通過(guò)采用可再生能源、無(wú)壓載水船型，真正實(shí)現(xiàn)船舶航行零污染、零排放物的目標(biāo)。由于采用可再生能源，能量產(chǎn)生過(guò)程中伴隨的副產(chǎn)品只有純凈水蒸氣和熱；同時(shí)，由于采用燃料電池推進(jìn)，既消除了船舶噪音又提高了船舶航行的靈活性；此外，通過(guò)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(lái)的污染問(wèn)題的困擾。三、最優(yōu)化船型的開(kāi)發(fā)由于要充