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用气泡减少船底阻力!船舶节能技术接连涌现【2】

2014年03月10日00:58    

前面提到的千田还表示,新型低摩擦涂料也在开发之中,预计将于几年后投入实用。船舶航行时,与船体接触的海水会卷起微小漩涡。这就是造成摩擦阻力的原因。而使用新型涂料后,高分子(聚合物)会一点点溶解在海水中,可减少漩涡的产生,平稳水流。使用模型的实验显示,摩擦可减少近20%。

利用风力辅助航行

另一方面,活用自然能源的技术也得到了实用化。其代表便是三井造船于2013年完成的“Power Assist Sail(船帆)”。

这项技术是利用设置在甲板上的长20米、宽10米的铝制可动帆捕捉风力以补充推动力。可自动根据风向和风速调整帆的角度,有望收到2~5%的节能效果。在遭遇暴风雨和无风的时候,帆可以折叠收起,像普通的船舶一样航行。而且,帆还可以在现有船舶上增设。如果在大型油轮上设置5~6张帆,可节能2%,那么,通过减少燃料费,大约5年即有望收回投资。

风会成为推动力的作用,也有可能成为阻力。为了达到减少风阻的目的,Japan Marine United(JMU)对2013年8月建成的新一代节能散货船“Cape Green”反复开展风洞实验和计算机模拟,对船尾居住区的形状进行了细致的调整。成功使正面的风阻减少20~30%,节能约2.5%。

Cape Green还配备了能够彻底消耗燃料热能的新型驱动系统。主发动机工作时会产生高温气体。这些气体将运送到内置发电机的“混合增压器”。利用气体的能量驱动增压器,然后把剩余的能量用来发电。而且,在通过增压器后,气体还要输送到锅炉制备蒸气。带动涡轮旋转,再次进行发电。通过利用生产的电能驱动马达,辅助发动机的动力,大约可以节约5%的能源。

在过去,利用废热制备蒸气重新用于发电的“复合发电”只有最先进的火力发电站才会采用。而现如今,如此高端的技术也应用到了最新的环保船舶之中。

遵循SOx、NOx规定

另一方面,把燃料从过去的重油改换为液化天然气(LNG)的尝试也已经展开。使用LNG可以减少20~30%的CO2、约80%的氮氧化物(NOx),并完全杜绝硫氧化物(SOx)。

日本邮船在2013年12月决定建造LNG燃料船。发动机的开发已经结束,船舶将争取在2015财年内建成。除了LNG运输船之外,这将是日本第一艘以LNG为燃料的船舶。

《国际防止船舶造成污染公约》除CO2之外,还加入了强化NOx、SOx标准的内容。尤其是对于SOx,《公约》要求最早在2020年,就要使燃油的含硫量从现在的3.5%大幅减少到0.5%。如果在居高不下的原油价格的基础上还要再叠加脱硫成本,LNG在成本上或许也将占据优势。

然而,拥有向船舶供应LNG的设备的港口仅存在于北欧等部分地区。要想达到实用化,还需要完善加气燃料基础设施。

活用大数据

除了船体等硬件,软件领域也出现了推动节能的动向。

日本邮船旗下的MTI的船舶情报组长安藤英幸说:“在实际航行中,相同性能的船舶航行在同一航线中,燃效却能相差30%。如果以天气、海流、船舶航运情况等庞大的信息为依据,计算出最佳的航线和驾驶方法,并通知船舶,就能大幅减少燃料的消耗量。”

以天气、海流、船舶航运状态等庞大的信息为依据,计算出最佳航线和驾驶方法,向船舶下达指示

过去,在陆上开展船舶航运管理的操作员只是通过一天一封的邮件和传真,定时了解航运情况。但最近两年左右,利用卫星使船舶与陆地保持宽带通信连接成为了可能。

陆上可以实时掌握发动机的转数和负荷、船速、燃料消耗量、船体摇摆、波浪和海流的测量值等船舶的航运数据。而船舶也可以得到航线的天气和海流的最新数据。二者通过共享信息,可以制定出安全而且浪费最少的航运计划。

三菱重工与NEC也于2013年11月宣布,将活用汇集大量数据的“大数据”,合作开发旨在实现节能航运的系统。

日本邮船力争在2015财年内建成的LNG燃料拖轮(帮助大型船进出港的小型船舶)

作为曾经的世界第一造船大国,日本在船舶建造量上已经败给中韩,现在屈居第三。然而,环境监管的强化和原油涨价等因素或许会给日本带来反击的机会。因为现如今,把节能技术作为强力武器的条件已经齐备。(作者:吉冈 阳,日经技术在线!供稿)

(责编:值班编辑、庄红韬)

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