船舶与港口电气化

 

在2016GREEN4SEA会议暨颁奖典礼上,NTUA的DimitriosV.Lyridis分析了“船...



在2016 GREEN4SEA会议暨颁奖典礼上,NTUA的Dimitrios V. Lyridis分析了“船舶及港口电气化”问题。他说,欧盟和国际海事组织(IMO)施行的航运政策旨在更有效地利用资源,也就是以最大程度减少或者完全消除环境影响的一个方式发展和/或利用能源。这一点在港口尤为重要。在港口,因为各种原因,排放(不仅仅是温室气体)更加有害,而且因为全球化和国际贸易的发展,港口已经变成多个国家经济发展的一个主要驱动力。而对于距离较短的船舶航线来说亦是如此。他解释道,港口和此类船舶电气化是正解,可以通过鼓励和支持投资智能电网和岸电技术,以及电力或混合推进的科学和技术。

以下图表显示,如果你每年投资约9000万美元改造港口和另外8000万美元改造船舶,那么你每年可节省3000万美元,此外还能够在公众健康以及环境方面每年节省1亿美元。那么如何才能使之成为现实呢?

一系列规定正在逼近:有关排放控制区的Tier I/II/III规定,尤其是氮氧化物排放控制区,预将十分严格。此外,港口被认为是一个尤其重要的问题,原因有以下几点:主机在非设计工况运行;许多船舶集中在一个狭窄区域且临近人口密集区;它们的地方地理性效应集中在一个地方;它们紧邻陆地,许多时候它们的排放可被人们看见和听见。

下列图表显示了一艘装载着货物的化学品运输船上的一台发电机的操作情况,甚至是在主机关闭的情况下。在白天,这一台发电机并不工作,但是其运行时,MCR为35%。尽管EEDI指数假定发电机运行时为75%,因此他们完全忘记了结合实际,以及这些发电机在港口如何运行。在一些情况中,或许会低一点高一点,但是他们几乎从不会达到其最大效率。甚至来自发电机的排放也是一个大问题。

在另一方面,还有一些其它方法可用于减少船舶和港口排放:

——使用特殊燃料(清洁但昂贵)。然而,使用这一替代方法,你可以减少二氧化碳排放,但是氮氧化物排放依然存在,威胁公众健康;

——使用电力推进。完全摈弃化石燃料;

——发电机组优化选择运行(港口运营商要求);

——岸电/“冷熨烫”(Cold Ironing)(关闭主机和辅机——AMP)。

“冷熨烫”是一个十分有趣的想法,但是问题在于从监管的角度来看是否技术或经济可行。你主要需要在港口以及船舶进行投资,诸如商船(散货船,油轮,滚装船)的500KW电力需求,而对于邮轮,电力可达5MW。

但是这一方法对公众健康和环境十分有利。

——十分有益于公众健康和环境;

——减少港口以及人口密集区的空气排放,

——减少停泊船舶的噪音和振动;

——提高生活质量,带动其他行业发展:贸易、旅游业;

——符合欧盟硫氧化物排放(2020年)指令以及可能即将实行的氮氧化物排放指令;

——这是一个可持续的解决方案一符合当前的具有历史意义的气候变化协议,该协议设定了终结化石燃料时代的中期(2020年)和长期(2025年)目标,朝向清洁的新能源发展(2015年《巴黎协定》——COP21);
——位于群岛国家的岛屿的可持续连通性。

此外,还具备一些经济和运营效益:

——利用内陆发电站生产的低碳电能;

——推动商业实施&港口竞争力;

——让港口做好使用替代能源,港口连接智能电网的准备;

——让港口做好接纳电力/混合驱动船舶的准备;

——促进可持续航运业,强调短途和中途移动性;

——引入零排放解决方案,让航运业采用可再生能源;

——复兴当地船舶建造业,尤其是小型船舶:在希腊唯一存活下来的造船活动;

——改善整个航运业中的就业形势;

——通过加快技术吸收而促进增长;

——让岛屿流动性更具可持续性。

而且在当前阶段,船舶及港口电气化针对的是距离十分近的船舶运营——最多10海里,使用电池的船舶,主要为航行在较短航线上的开放性渡船。这些船舶包括尤其是在希腊建造的船舶,这是在希腊唯一存活下来的造船活动。实际上,当推动船舶电气化时,你也是在复兴当地船舶建造业。这些举措能够通过加快技术吸收而促进增长。最后,你可以以一个清洁的方式确保短距离之间的连通性。

当然这里也存在我试图将其归类为6个主要方面的问题:首先,我们面临着监管问题,因为当前无电力“加注”监管程序。此外也存在技术难题,尤其是对大规模电力连接,以及电力船的操作。例如,如果你具有一个巨大的电池装置,需要迅速充电,那么你会面临极高的火灾风险,因为在充电过程中温度必将会很高。此外,也存在一些操作性难题,后勤、能源供应、电力“加注”。当然也存在有关STCW公约进行电气设备操作培训的高级船员的培训要求。最后,还存在我们如何利用这一新技术的问题,以及有关我们如何投资和推动技术解决方案的经济问题。



其实当前已有一些监管规定可用,而且一些主机制造商已经预见了电力船舶的发展,并进行了充分的研究以便这一理念进入市场中。因此,这并非是一项新技术,而且在北美洲的多个港口以及位于阿拉斯加的朱诺码头就证明了这一点,而且位于美国西海岸的几乎所有港口正在使用“冷熨烫”技术。此外,欧洲北部的国家也在他们的港口使用或者正在投资“冷熨烫”技术。此外,在苏格兰设德兰群岛也有像开放式渡船一样的船舶。那些几乎快要关门倒闭的造船厂现在却开始建造这种渡船。另外一个例子就是,位于澳大利亚的一艘混合推进船舶“ECOtug”号,大部分时间都是使用电池,同时能够保证完全的操纵性。

这一构想是基于我们所进行的一个项目,该项目由劳埃德船级社领导,在雅典进行,推广地中海东南部航道的港口和船舶电气化。我们的团队因这一想法大受鼓舞,我们希望在未来几年继续从事这一项目。


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