日本超級環(huán)保船的秘密:CO2排放量減少69%
日本郵船采用“綜合環(huán)保技術(shù)”
同樣運輸量下海運的CO2排放相當(dāng)于陸運的四分之一，環(huán)境負(fù)荷較少。為此，全世界都有促進(jìn)海運發(fā)展的傾向。目前國際海運年CO2排放量約為8.4億噸，未來以新興國家為主，國際海運的運輸量將進(jìn)一步增加，國際海事機構(gòu)也逐步開始采取CO2減排的強制性措施。
在這樣的社會需求下，日本郵船率先開展了船舶CO2減排的研究活動，并發(fā)布了計劃在2030年打造完成的未來集裝箱船“日本郵船超級環(huán)保船2030”。
傳統(tǒng)帆船有著高聳的桅桿，迎風(fēng)揚帆前進(jìn)，美輪美奐，被稱為“海上貴婦”。而未來船舶恐怕與帆船有著很大的不同，也許將會又矮又平。
但是“這艘船能夠代表追求船舶CO2減排的最高成果。”這是日本郵船技術(shù)部的左光真啟在出示“日本郵船超級環(huán)保船2030”的概念模型時所說的。
“日本郵船超級環(huán)保船2030”是日本郵船的環(huán)境使命項目，是一艘計劃在2030年打造完成的集裝箱船。左光真啟是該項目的負(fù)責(zé)人。
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| 日本郵船超級環(huán)保船2030(NYK Super Eco Ship 2030) |
CO2排放量減少69%
環(huán)境使命項目立項是在2008年4月。最終目標(biāo)是在2050年前打造完成CO2零排放的船舶。而作為一項中期目標(biāo)，2009年7月日本郵船發(fā)布了“日本郵船超級環(huán)保船2030”。這艘船綜合了目前所有的先進(jìn)環(huán)保技術(shù)，與當(dāng)前的集裝箱船相比，可以實現(xiàn)CO2減排69%。
海運在同樣運輸量下的CO2排放約是陸運的四分之一，環(huán)境負(fù)荷較少。為此，全世界都有加大利用海運的趨勢。盡管日本國內(nèi)包括貨運與客運的所有海運CO2排放量還不到日本國內(nèi)CO2排放總量的1%，但是，從世界整體來看，國際海運每年約8.4億噸的CO2排放量相當(dāng)于CO2排放總量的3%，而且未來隨著國際貿(mào)易的增加，以新興國家為主，國際海運的運輸量還將會大幅增加。
為此，國際海事組織(IMO：International Maritime Organization)開始采取了強制性的CO2減排措施。日本的國土交通省也從2009年開始為期四年對海運企業(yè)可實現(xiàn)CO2減排效果的項目進(jìn)行資助。
日本郵船前瞻性地意識到了這種社會需求，率先進(jìn)行了船舶CO2減排的研發(fā)。
船體輕量化是一大重點
日本郵船稱為“未來集裝箱船”的“日本郵船超級環(huán)保船2030”的船體上方覆蓋了像布一樣可以卷起來的太陽能面板。船體較寬，且極其平坦。
數(shù)個形狀類似昆蟲翅膀的帆利用風(fēng)的張力，形成船只前進(jìn)的推進(jìn)力。這樣一艘船如果在收帆狀態(tài)下浮于海面，或許可以看成是一個巨大的面板。
左光真啟稱，為了減少集裝箱船的CO2排放，引用太陽能發(fā)電等自然能源非常重要，但是更為有效的是船體的輕量化。
通常集裝箱船總重量平均為8萬噸，可以裝載8000個集裝箱。而“日本郵船超級環(huán)保船2030”將輕量化至1萬噸以下，通過輕量化，預(yù)計可以實現(xiàn)CO2減排9%。
為此，需要調(diào)整船體結(jié)構(gòu)與所用材料。“日本郵船超級環(huán)保船2030”的材料將不再使用鐵，而正在研究采用韌性較強且極輕的碳纖維樹脂。
無需“壓載”有助于輕量化
另一方面，結(jié)構(gòu)上的調(diào)整使得無須減少可裝載的集裝箱數(shù)。由于降低了船的高度，擴(kuò)展了船體的寬度，可以橫向擺放更多的集裝箱。
由于通常的集裝箱船是將集裝箱從上到下擺放，總是需要不斷增加船體高度。但是，船體越高，重心隨之上升，就會不穩(wěn)定。為此，需要在船底預(yù)備被稱為“壓載”的重量，取得重力與浮力的平衡。
集裝箱船通常是在船底充滿海水進(jìn)行壓載。在出發(fā)港口充填海水，在到達(dá)港口排出？墒亲罱S多港口開始重視這些排放的海水對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)的影響問題。
而如果能夠降低船的高度，就無需配備壓載。既可以減輕船體重量，又可以降低船底空間。
減少船體摩擦的“空氣潤滑系統(tǒng)”
降低船底空間的優(yōu)點不僅體現(xiàn)在船體的輕量化。還可以大幅減少船的摩擦力，從CO2減排角度來看，至關(guān)重要。
通常集裝箱船船底被涂上一種特殊涂料，可以有效防止藤壺或海草等海洋生物的附著，從而減少了船的摩擦阻力。
而“日本郵船超級環(huán)保船2030”為了進(jìn)一步減少摩擦阻力，與三菱重工共同開發(fā)了“空氣潤滑系統(tǒng)”，并進(jìn)行了相關(guān)的試驗。
該系統(tǒng)通過安裝于船體前部的風(fēng)扇，從船底強力排放出空氣。用氣泡覆蓋整個船底，提升與海水的潤滑效果，減少摩擦阻力。
但是，將氣泡送入船底之際當(dāng)然也需要能源。如何用較少的能源送入氣泡，是這一技術(shù)的關(guān)鍵。左光真啟認(rèn)為，“在這一點上，降低船底空間將更加有利。水深越淺送入氣泡所需能源就越少。”
“空氣潤滑系統(tǒng)”系統(tǒng)能夠帶來的CO2減排效果為10%。此外，日本郵船還計劃進(jìn)行反復(fù)的試驗研究，找出可長時間存留送入氣泡的船底形狀、氣泡噴射口的大小等最佳數(shù)值。
可使推進(jìn)效率提升的節(jié)能裝置“MT-FAST”
“日本郵船超級環(huán)保船2030”還在開發(fā)可以回收螺旋槳轉(zhuǎn)動產(chǎn)生海水流動的“旋流”所損耗的能源，提升推進(jìn)效率的節(jié)能裝置“MT-FAST”。
這一技術(shù)是通過改變流入螺旋槳內(nèi)水流的角度，控制旋流，增加推進(jìn)力。目前，日本郵船已經(jīng)在4艘船中安裝了“MT-FAST”，并進(jìn)行了試驗，得出了通過安裝“MT-FAST”可以實現(xiàn)5%CO2減排效果的結(jié)論。
同時，為了大幅減少CO2排放，日本郵船還計劃從柴油發(fā)動機過渡到燃料電池。“日本郵船超級環(huán)保船2030”通過用燃料電池替換柴油發(fā)動機，預(yù)計可以實現(xiàn)32%的CO2減排。
通常驅(qū)動8萬噸集裝箱船至少需要64兆瓦的能源。用蓄電池供給這些能源極其困難。為此，“日本郵船超級環(huán)保船2030”正考慮搭載類似火力發(fā)電站發(fā)電能力的“固體氧化物燃料電池(SOFC)”。
但是，與陸地不同，在船內(nèi)裝置燃料電池必須考慮搖晃、浸水、鹽分等因素。尤其是耐振性在安全上非常重要。為此，日本郵船計劃開始著手研發(fā)專用于海上的燃料電池。
此外，還通過引入超導(dǎo)電機等多種技術(shù)，預(yù)計“日本郵船超級環(huán)保船2030”總共可以實現(xiàn)69%的CO2減排；蛟S，十多年后“日本郵船超級環(huán)保船2030”將會真的在大海上揚帆行駛。（編譯：中國貿(mào)促會電子信息行業(yè)分會 王喜文）
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