據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，2021年全年新接造船訂單中的綠色動(dòng)力船舶訂單占比達(dá)到24.4%。顯然，航運(yùn)業(yè)的減排力度在不斷加大。今年至今，各大企業(yè)也展現(xiàn)出了不待揚(yáng)鞭自奮蹄的勁頭，加快了科技創(chuàng)新步伐，陸續(xù)推出了多型符合最新環(huán)保要求的“新一代”船型設(shè)計(jì)。那么，這些公司推出的所謂“新一代”到底新在哪？
傳統(tǒng)船型推陳出新
隨著環(huán)保要求的逐步升級,如何使現(xiàn)有船舶設(shè)計(jì)更好滿足最新要求,是行業(yè)當(dāng)下所面臨的巨大挑戰(zhàn)。但是航運(yùn)業(yè)這個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)的從業(yè)者用實(shí)際行動(dòng)向我們展示了他們應(yīng)對市場變化的智慧與能力，不僅讓一眾傳統(tǒng)船型實(shí)現(xiàn)舊貌換新顏，重新披甲上陣，而且戰(zhàn)斗力不容小覷。
“新一代”油輪設(shè)計(jì)概念讓所有所需的必要設(shè)備都可輕松地安裝在甲板上，便于船東改造現(xiàn)有船舶。瑞典船舶設(shè)計(jì)公司FKAB Marne Design推出的新型中程成品(MR型)油輪設(shè)計(jì)于近期獲得了船級社頒發(fā)的原則性認(rèn)可(AiP)，該設(shè)計(jì)可將碳強(qiáng)度降低70%，超額實(shí)現(xiàn)國際海事組織(IMO)2050碳減排目標(biāo)。這種開創(chuàng)性的船舶設(shè)計(jì)融合了液化天然氣(LNG)動(dòng)力、船上氫氣生產(chǎn)以及二氧化碳捕獲、利用等技術(shù)，為氫燃料在船上的應(yīng)用以及航運(yùn)脫碳提供了有效途徑。據(jù)了解，目前關(guān)于氫氣生產(chǎn)和船上儲(chǔ)存困難和成本的考慮壓低了航運(yùn)業(yè)對氫氣用作船舶燃料的興趣。該新設(shè)計(jì)通過在船上生產(chǎn)氫氣并使用現(xiàn)成的LNG，省去了對船舶加注和儲(chǔ)存氫氣的需求，在短時(shí)間內(nèi)大大提升了氫燃料解決方案的可行性，使氫氣用作船舶燃料不再遙遠(yuǎn)。專門開發(fā)的燃料電池能夠生產(chǎn)更多動(dòng)力，進(jìn)一步減少排放。采用該新設(shè)計(jì)可以逐步增加氫氣的使用量，使船舶在整個(gè)生命周期內(nèi)保持最高的CII評級。船舶可以通過100%使用氫氣為發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力或者完全使用燃料電池來徹底實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)。通過這種方式船東可以掌控二氧化碳減排速度。
荷蘭航運(yùn)公司JR航運(yùn)集團(tuán)公布的“新一代”生態(tài)支線船舶(ECO Feeders)設(shè)計(jì)涵蓋了歐洲集裝箱支線市場的所有領(lǐng)域。范圍包括500TEU、900TEU、1100TEU、1600TEU和2100TEU不等。所有設(shè)計(jì)都將具備最高冰級符號(hào)。?！靶乱淮鄙鷳B(tài)支線船舶最初將選擇使用“超低硫燃料油”作為燃料，同時(shí)使用額外的廢氣過濾措施作為輔助，包括碳捕獲等。后期，這些船舶將準(zhǔn)備轉(zhuǎn)向其他可持續(xù)燃料，如綠色甲醇或合成液化天然氣(LNG)。該新設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是輔助廢氣過濾措施；可為綠色甲醇或合成液化天然氣的使用做準(zhǔn)備；可進(jìn)一步減少排放；可具備更高的效率——更好的經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)；可將油耗降低40%～50%。
“新一代”干散貨船設(shè)計(jì)。瑞典航運(yùn)公司Erik Thun 集團(tuán)為更新現(xiàn)有船隊(duì)訂購了兩艘新的“新一代”干貨船舶，本次訂單的船舶將按照最新設(shè)計(jì)建造。新設(shè)計(jì)將使船舶有效減少燃料消耗，增加貨物進(jìn)氣口，減少廢氣排放，降低噪音水平。此外，新設(shè)計(jì)還將為船舶配備一個(gè)變頻器，用于多用途的岸電連接。
除了三大主力船型外，其他船型也陸續(xù)推出了“新一代”設(shè)計(jì)，以更好滿足不斷變化的市場。例如“新一代”無人水面船舶(USV)?？偛课挥诤商m的全球最大海洋物探公司之一的Fugro公司已經(jīng)訂購了一艘SEA-KIT XL級無人水面船舶，以支持其未來的北海行動(dòng)?！癇lue Eclipse”號(hào)是一系列18米USV中的首艘，這系列USV預(yù)計(jì)將是全球范圍內(nèi)最長續(xù)航能力和更有能力的USV，這些USV將部署在海上能源領(lǐng)域，具有與常規(guī)DP2船舶相當(dāng)?shù)腞OV檢測性能。配備Fugro Blue Amp電動(dòng)eROV。“Blue Eclipse”號(hào)被安排在英國埃塞克斯海岸的SEA-KIT生產(chǎn)工廠進(jìn)行建造，計(jì)劃于2023年初交付。制造商英國SEA-KIT公司表示，SEA-KIT XL無人水面船舶具有7噸的有效載荷能力和強(qiáng)大的系船柱拉力，這使得它適用于牽引擴(kuò)展和更大的傳感器。該船還可以發(fā)射和回收各種遙控潛水器及相關(guān)有效載荷，還可提供用于船舶系統(tǒng)的大型鋰電池UPS不間斷電源。這艘新船將采用非巡航系統(tǒng)技術(shù)的最新發(fā)展，包括其遠(yuǎn)程掌舵USV控制和監(jiān)視平臺(tái)G-SAVI。
新生代聚焦零排放
今年至今，除了傳統(tǒng)船型推出了“新一代”船舶設(shè)計(jì)外，全新的零排放船舶船型設(shè)計(jì)也是接連出世，為航運(yùn)業(yè)減排帶來了更強(qiáng)的信心。
雙燃料成標(biāo)配。為了逐步加大對零碳燃料的應(yīng)用，雙燃料配置成為當(dāng)下行業(yè)首選?！靶乱淮盠NG動(dòng)力船舶概念設(shè)計(jì)增添了氨燃料的預(yù)留設(shè)計(jì)，為其他替代燃料上船的組合應(yīng)用提供了經(jīng)驗(yàn)。為實(shí)現(xiàn)2050溫室氣體減排長遠(yuǎn)目標(biāo)，日本郵船(NYK)下屬研發(fā)機(jī)構(gòu)Monohakobi技術(shù)研究所(MTI)，以及芬蘭海事咨詢和工程公司Elomatic Oy完成了氨燃料預(yù)留的LNG動(dòng)力船(ARLFV)的概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)從操作方面考慮船舶的規(guī)格，包括載重量、航程、船速、燃料量等因素。2021年9月至2022年2月為項(xiàng)目第1階段，三方設(shè)計(jì)的氨預(yù)留LNG動(dòng)力船(ARLFV)率先用于汽車運(yùn)輸船和后巴拿馬型散貨船上。他們將主要聚焦解決的問題包括裝載的儲(chǔ)罐材料；氨罐的額外放置，因?yàn)榘睔獾膬?chǔ)存空間要大于LNG；由于增加的氨罐，船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)性要進(jìn)一步考慮；向主機(jī)供應(yīng)氨的裝置；氨使用的船級規(guī)則等。從2022年2月至2022年6月為項(xiàng)目1.5階段，三方將會(huì)把ARLFV概念運(yùn)用于好望角型散貨船和VLCC船型上。從2022年7月至年底為第2階段，他們將繼續(xù)與船廠、制造商將這一概念進(jìn)一步“落地”，反映概念設(shè)計(jì)中反饋的結(jié)果，例如優(yōu)化燃料艙設(shè)計(jì)、氨燃料供應(yīng)裝置和船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。項(xiàng)目目標(biāo)是在2023年與客戶簽署氨預(yù)留LNG動(dòng)力船(ARLFV)的合同，并且在2025年建造第一批ARLFV船舶。
甲醇、氨燃料受熱捧。在一眾零碳替代燃料中，甲醇和氨的應(yīng)用走在了前端?！靶乱淮奔状紕?dòng)力集裝箱船設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)不僅一改傳統(tǒng)集裝箱設(shè)計(jì)慣例，還有效提升了船舶儲(chǔ)貨空間和船舶效率。
集裝箱航運(yùn)巨頭馬士基公司公布的“新一代”以綠色甲醇為燃料的大型集裝箱船舶設(shè)計(jì)。與同規(guī)模船舶的行業(yè)平均水平相比，該船設(shè)計(jì)堪稱獨(dú)一無二，單個(gè)集裝箱運(yùn)輸?shù)哪茉葱侍岣?0%。新設(shè)計(jì)船舶長350米，寬53.5米，看起來也與以往任何大型集裝箱船不太一樣。船員生活區(qū)和駕駛臺(tái)將位于船頭，以增加集裝箱容量。煙囪將位于船尾，并且僅位于船舶一側(cè)，從而為貨物提供更多空間。生活區(qū)和煙囪的這種分離也將提高船舶在港口的效率。
“新一代”氨燃料氨運(yùn)輸船設(shè)計(jì)不僅可以使用船運(yùn)貨物作為船舶燃料，還支持船對船燃料加注。格里格海事旗下的創(chuàng)新分支Grieg Edge、LMG Marin、瓦錫蘭合作開發(fā)的氨燃料氨運(yùn)輸船獲得了船級社的原則性批準(zhǔn)(AiP)，計(jì)劃在2025年前推出第一艘氨氣運(yùn)輸船。此外，去年12月，挪威政府資助計(jì)劃Pilot-E向該項(xiàng)目資助了510萬美元。項(xiàng)目的目標(biāo)是開發(fā)一艘名為“MS Green Ammonia”的氨氣運(yùn)輸船，將綠色氨(風(fēng)電制氨)從Berlev?g的一家工廠運(yùn)輸?shù)窖睾８鱾€(gè)地點(diǎn)?！癕S Green Ammonia”計(jì)劃于2025年投入使用。該型船長約120米，氨裝載量為7500立方米，每小時(shí)可以裝載1000立方米氨，采用瓦錫蘭W25DF型氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。
古老“新”技術(shù)的大力加持。風(fēng)帆等古老技術(shù)的新應(yīng)用為航運(yùn)業(yè)零碳轉(zhuǎn)型提供了強(qiáng)大助力?！靶乱淮笨瓦\(yùn)帆船設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)盡管使用了風(fēng)帆技術(shù)，但實(shí)現(xiàn)了可無限航行?？肆_地亞DIV集團(tuán)旗下Brodosplit造船廠宣布開始建造一艘采用電力推進(jìn)的零排放客運(yùn)帆船。這艘“電動(dòng)帆船”是一種三桅縱帆船，長63.50米，寬10米，離主甲板高5.35米，載客量24人。船體和上層建筑由鋼制成，桅桿由鋁合金制成。不張帆時(shí)，該船將由兩臺(tái)150千瓦的電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)都由一個(gè)利用各種不同能源連續(xù)充電的電池系統(tǒng)供電。當(dāng)船舶航速達(dá)到6節(jié)時(shí)，只需要60千瓦的功率，這對于一艘500GT的船舶來說相當(dāng)不顯眼。該船將配備30噸電池，最大容量為2300千瓦時(shí)。由于法律要求，船上還將配備兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)，僅在有需要或緊急情況下才會(huì)開啟。該項(xiàng)目于2020年2月啟動(dòng)，由歐盟基金共同資助。該項(xiàng)目旨在研究、開發(fā)和建造可運(yùn)載24名乘客的環(huán)保型帆船，在零排放環(huán)保設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上開發(fā)替代推進(jìn)技術(shù)和能源，以期降低溫室氣體排放以及空氣和噪音污染。
“新一代”水翼集裝箱船概念設(shè)計(jì)解鎖了替代燃料應(yīng)用的新搭配。總部位于美國加州的海事技術(shù)初創(chuàng)公司Boundary Layer Technologies公布了其最新零碳排放水翼集裝箱船的概念設(shè)計(jì)——“ARGO”號(hào)。該公司計(jì)劃運(yùn)營這些船以建立一個(gè)零排放的航運(yùn)服務(wù)，可以取代主要的亞洲內(nèi)部貿(mào)易航線的空運(yùn)。“ARGO”號(hào)船型總載重量為200噸，長度為110英尺，容量為20個(gè)標(biāo)準(zhǔn)箱，航程可達(dá)1500海里，巡航速度為40節(jié)，是傳統(tǒng)集裝箱船的兩倍。
“新一代”零排放渡船設(shè)計(jì)。丹麥渡船運(yùn)營商Scandlines公司在土耳其Cemre船廠訂購了這艘“新一代”零排放渡船，該船船長147.40米，寬25.40米，設(shè)計(jì)吃水5.30米，可容納140名乘客，上層和下層都可以運(yùn)輸卡車，較現(xiàn)有船舶運(yùn)力增加了23%。預(yù)計(jì)于2024年投入運(yùn)營，之后將被部署在Puttgarden(德國)-Rodby(丹麥)的航線上。該艘高科技渡輪建成后將成為世界上最長的零排放渡輪。
“新一代”船舶設(shè)計(jì)百變秀
“新一代”船型的不斷涌出，讓行業(yè)有了更多選擇的同時(shí)，也使得航運(yùn)業(yè)的減排前進(jìn)道路上的迷霧得以漸漸消散，前路變得更加清晰，這無疑大大推高了航運(yùn)業(yè)的減排信心。
眾所周知，航運(yùn)業(yè)的終極目標(biāo)是零碳，但零碳不是一蹴而就的，需要一步一步來。顯然業(yè)界也已就此達(dá)成共識(shí)。從這些“新一代”船型便可知，行業(yè)正在一邊著眼于過渡應(yīng)用，一邊著眼于零碳應(yīng)用的推進(jìn)。而且計(jì)劃越清晰，步伐走得越來越堅(jiān)定。梳理總結(jié)“新一代”船型不難發(fā)現(xiàn)，目前行業(yè)的研究方向主要集中在以下五個(gè)方面，首先，增添輔助廢氣過濾措施，例如碳補(bǔ)給裝置等；第二，加裝輔助動(dòng)力裝置，例如風(fēng)帆助力、水翼助力、混合動(dòng)力(雙燃料、電池、光伏、替代燃料)等；第三，加裝節(jié)能設(shè)備，例如用于多用途岸電連接的變頻器等；第四，降低船舶阻力，例如船體設(shè)計(jì)優(yōu)化和利用減阻技術(shù)等；第五，氫、氨等新能源上船等。
以上研究方向中的第五點(diǎn)十分值得注意，這一次具有顛覆性變革的“新一代”船型并不是循規(guī)蹈矩的單一性，而是呈現(xiàn)出百花齊放之式。以甲醇動(dòng)力船型為例，目前已經(jīng)逐步呈現(xiàn)出多元化。除了以上馬士基公司的“新一代”甲醇動(dòng)力集裝箱船設(shè)計(jì)外，2021年3月，由中國船舶集團(tuán)有限公司旗下廣船國際為瑞典PromanStena航運(yùn)公司(由全球第二大甲醇生產(chǎn)商Proman旗下船舶子公司Proman Shipping與瑞典油輪運(yùn)營商Stena Bulk組建的合資企業(yè))建造的49900載重噸甲醇雙燃料化學(xué)品/成品油船2號(hào)船點(diǎn)火開工。該型船是國內(nèi)建造的首批甲醇/燃油雙動(dòng)力新型環(huán)保船舶；全球大型商用甲醇動(dòng)力船主要由甲醇運(yùn)輸船/油輪構(gòu)成，甲醇動(dòng)力集裝箱船訂單是甲醇動(dòng)力船型多元化跨出的重要一步；中集來福士與荷蘭Van Oord公司簽訂1+1條大型風(fēng)電安裝船EPC總包建造合同，該船配備大容量甲醇儲(chǔ)艙和甲醇雙燃料主機(jī)，預(yù)計(jì)2024年交付，將用于歐洲風(fēng)場施工服務(wù)；國內(nèi)首艘以高溫甲醇燃料電池為動(dòng)力電源的示范游船“嘉鴻01”號(hào)在佛山成功首航，該船使用的高溫甲醇燃料電池由中科嘉鴻研發(fā)。ABB Marine&Ports與Maritime Partners 、Elliott Bay Design Group以及e1 Marine聯(lián)合簽署諒解備忘錄，共同開發(fā)全球首艘甲醇—?dú)淙剂想姵貏?dòng)力內(nèi)河拖輪“Hydrogen One”號(hào)。該船采用了e1 Marine的甲醇制氫技術(shù)，將甲醇轉(zhuǎn)化為氫氣后送入燃料電池發(fā)電。上海船舶研究設(shè)計(jì)院與意大利船級社(RINA)簽署了聯(lián)合開發(fā)項(xiàng)目協(xié)議，將合作開發(fā)一種能夠使用氨或甲醇作為燃料的開創(chuàng)性船舶設(shè)計(jì)，12月雙方聯(lián)合開發(fā)的5萬噸甲醇燃料MR油船/化學(xué)品船GREEN WHALE OT50獲得了RINA頒發(fā)的AIP證書，不同于市場上已有的MR專用甲醇運(yùn)輸船，該項(xiàng)目在甲板上布置了一對甲醇燃料罐，使得船舶運(yùn)營更為靈活。日本住友重工研發(fā)的甲醇動(dòng)力雙燃料油輪設(shè)計(jì)獲得了日本船級社頒發(fā)的AIP證書，該船采用雙壁燃油管道、泄漏檢測系統(tǒng)等設(shè)計(jì)，可確保更高的安全性，防止泄漏和火災(zāi)。
顯然，目前的大環(huán)境為新型船型設(shè)計(jì)提供了創(chuàng)新的溫床，為航運(yùn)業(yè)未來的減排之路奠定了基礎(chǔ)。
