Foreship任命Jan-Erik Räsänen為其新技術(shù)部門的主管

各大主流獨(dú)立設(shè)計(jì)咨詢機(jī)構(gòu)聲稱，近來(lái)的研發(fā)工作為旅游船利用廢熱、蓄能和燃料電池提高能效開(kāi)辟了途徑。

旅游航運(yùn)業(yè)現(xiàn)在之所以愿意接受能夠改善船舶效率的多種能源，并不僅僅是因?yàn)槿加土蚝��?.5%的最高限額將于2020年在全球生效，也因?yàn)樾铍姵丶夹g(shù)的迅速發(fā)展意味著旅游船行業(yè)在開(kāi)發(fā)利用混合動(dòng)力方面可以效仿汽車行業(yè)，盡管兩者動(dòng)力的成套方式有可能不同。

今年早些時(shí)候，F(xiàn)oreship任命Jan-Erik Räsänen為其新技術(shù)部門的主管。Räsänen是船舶能源優(yōu)化方面公認(rèn)的專家，此前供職于ABB。他在船載蓄電池動(dòng)力和燃料電池開(kāi)發(fā)方面的豐富經(jīng)驗(yàn)可以說(shuō)無(wú)出其右。

Foreship作為船舶設(shè)計(jì)和輪機(jī)工程咨詢機(jī)構(gòu)，在針對(duì)能效優(yōu)化船舶結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)方面已經(jīng)成為可為全世界各大主流旅游船公司提供咨詢的專家。由于現(xiàn)在船載能源有諸多選項(xiàng)，新任技術(shù)主管Räsänen在提供客觀的技術(shù)咨詢方面，也會(huì)有新的發(fā)揮空間。

在Foreship全部資源的支持下，追求能源利用優(yōu)化的工程項(xiàng)目可以從新船或船舶改裝的設(shè)計(jì)層面開(kāi)始。“起始點(diǎn)是確定船東想要什么以及他們希望用怎樣的方式達(dá)到目的，”Räsänen說(shuō)，“然后我們對(duì)他們的愿望進(jìn)行分析并作出推薦，告訴他們可以達(dá)到的目標(biāo)以及哪些地方可能要使用替代方案。”

采用新的蓄能技術(shù)——蓄電或是蓄熱——可以提高能效，而提高現(xiàn)有系統(tǒng)的熱能回收效率也可以提高能效。最重要的是要考慮一艘船的整個(gè)能量流，他這樣說(shuō)。

“要對(duì)能量產(chǎn)出和消耗之間的平衡有全面的理解，這樣才能對(duì)應(yīng)該使用能量之處和能量經(jīng)常空耗之處提出切中要點(diǎn)的意見(jiàn)。我們需要確定一艘船采用/將要采用哪種能源，以及哪些地方可以提高能效。”

“例如，你可以將廢熱能量看作是一個(gè)可供利用的能源，讓它流經(jīng)吸收式制冷裝置、有機(jī)朗肯循環(huán)或蒸汽輪機(jī)來(lái)回收利用熱量，”Räsänen說(shuō)。

以往，集裝箱航運(yùn)公司一直在用蒸汽輪機(jī)來(lái)回收由60～70MW的二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的大量廢熱。直到最近，平均產(chǎn)生9～16MW的旅游船發(fā)動(dòng)機(jī)仍然不夠大，所以采用體積龐大的蒸汽輪機(jī)并不合理，考慮到旅游船的典型運(yùn)營(yíng)模式時(shí)更是如此。但是，“變化正在發(fā)生，因?yàn)槿缃裨谶@類船上裝用小型蒸汽輪機(jī)的可能性正在增加。原因一部分是由于LNG燃料采用傳統(tǒng)蒸汽處理和淡水生產(chǎn)的熱能需求較低，另一部分是由于廢熱能量回收系統(tǒng)的改進(jìn)。” Foreship正在進(jìn)行幾項(xiàng)可行性研究，以便為旅游船船東們?cè)u(píng)估下一代廢熱回收系統(tǒng)。

“目標(biāo)之一是要盡量減少燒油鍋爐的使用，將原來(lái)要燒掉的化石燃料省下來(lái)，況且廚房燒煮、燃油加熱、生產(chǎn)淡水的反滲透裝置和洗衣房等都需要燃油，”Räsänen說(shuō)。

對(duì)旅游船來(lái)說(shuō)，新的利用蓄電池動(dòng)力的可能性也在快速出現(xiàn)，儲(chǔ)存在蓄電池里的能量可來(lái)自于多種能源。

有幾種船使用電池動(dòng)力是再自然不過(guò)的，Räsänen解釋說(shuō)，典型的是渡船和短航程船舶，它們只在短時(shí)間內(nèi)需要大功率；還有油氣開(kāi)采領(lǐng)域的船舶，它們有很多時(shí)間是停泊不動(dòng)的。對(duì)于其它船型而言，雖然采用蓄電池和常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力方案可使燃油效率提高達(dá)15%，但不太容易實(shí)施。

客戶的興趣是“始終存在”的，但旅游船市場(chǎng)不愿意采用蓄電池技術(shù)的原因一直是由于空間和成本；現(xiàn)在這兩方面都有所改善，Räsänen說(shuō)。Foreship已在為一家主流旅游船運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行可行性研究，對(duì)蓄電池動(dòng)力的應(yīng)用進(jìn)行評(píng)估。

另外，船用蓄電池的各種選項(xiàng)都在快速發(fā)展。2016年后期，一家蓄電池制造商推出了尺寸約為36cm x 30cm x 30cm的6.5kWh蓄電池。6個(gè)月之后，同一家廠商又推出了相同尺寸的9.7kWh蓄電池。“電池的尺寸和重量都很大。為了縮小電池尺寸，通常將充放電率的高低作為電池的主要指標(biāo)之一，”Räsänen說(shuō)，“隨著電能密度的增加和每kWh價(jià)格的降低，現(xiàn)在這一點(diǎn)已經(jīng)不是看得很重了，因?yàn)樵诔浞烹娐蔬m中的情況下，我們還期望蓄電池的壽命更長(zhǎng)。”

早期采用蓄電池技術(shù)的旅游船運(yùn)營(yíng)商是那些要�？刻貏e敏感區(qū)域的運(yùn)營(yíng)商，Räsänen承認(rèn)，直接從案例研究推廣到普遍使用可能很難。但是，他引述了最近的動(dòng)向—— Statoil公司簽訂了再建造7艘裝有混合蓄電池動(dòng)力裝置的供應(yīng)船的合同，并投資于一家鋰離子電池制造商，研發(fā)用于動(dòng)力定位船舶的能量?jī)?chǔ)存器。他認(rèn)為，這從一個(gè)方面表明，只要傳播的人多了，改變就可能發(fā)生。

“要讓大量船舶僅僅使用蓄電池運(yùn)營(yíng)是不太可能的，但我認(rèn)為，40%～60%的船舶可能會(huì)因使用輔助蓄電池負(fù)載削減負(fù)荷峰值而受益，” Räsänen說(shuō)，“少數(shù)船舶，比如說(shuō)5%的船舶，還會(huì)將蓄電池用于特定的用途。例如，旅游船可在進(jìn)出港過(guò)程中使用蓄電池動(dòng)力，此時(shí)環(huán)保方面的收益會(huì)很大。”

近來(lái)，F(xiàn)oreship還發(fā)現(xiàn)有關(guān)方面對(duì)燃料電池與內(nèi)燃機(jī)并聯(lián)以提高燃料效率的興趣在增加。就目前而言，Räsänen認(rèn)為，各種可用的技術(shù)中最有前途的是PEM（聚合物電解質(zhì)薄膜），其在汽車行業(yè)中應(yīng)用所達(dá)到的每能量單位的價(jià)格要低于不太成熟的固體氧化物燃料電池（SOFC）。但是他補(bǔ)充道，SOFC的效率可提高到65%～70%，而PEM的效率較低，只有45%上下。

他補(bǔ)充道，盡管這兩種技術(shù)都是用氫作燃料，但是也可以用其它種類的燃料，例如LNG和甲醇�？墒荓NG和甲醇都會(huì)釋放出污染物而且都需要一個(gè)重整過(guò)程來(lái)生產(chǎn)氫。在重整過(guò)程之后，一氧化碳和氫也會(huì)留下來(lái)。Räsänen注意到， SOFC裝置可以將一氧化碳和氫一同作為燃料，而PEM則需要去除一氧化碳，這樣會(huì)降低總能效并使燃料處理過(guò)程復(fù)雜化。

目前，這兩種技術(shù)的單位能量輸出成本都相當(dāng)高，Räsänen總結(jié)道。