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深度能源观察丨航运业距离低碳还有多远?

2018-5-29 8:59:00
深度能源观察丨航运业距离低碳还有多远?
深度能源观察丨航运业距离低碳还有多远?
    

  航运业对环境的影响并非微不足道,但通常却很少被人提及讨论。根据国际海事组织(IMO)的统计,航运业的排放量占全球总排放量的比例大约为2%~3%。以2012年的数据为例,国际航运产生的二氧化碳排放量达到7.96亿吨,占当年全球二氧化碳排放总量的2.2%。如果航运业对碳排放不加控制,2050年航运业碳排放将面临50%~250%的增长。

  几个世纪以来,海洋一直在为全球货物贸易服务。直到今天,航运业仍然是全球经济中的关键一环。这个行业的规模是巨大的。根据《联合国贸易与发展会议统计手册》2017年版本,全球海运贸易在2016年达到103亿吨。亚洲仍然是世界上最大的贸易区,在2016年,亚洲港口装载了41亿吨的货物,卸载了63亿吨的货物。

  常规燃料的“失宠”

  随着人们对低碳经济越来越重视,常规化石燃料在航运业的“失宠”不可避免。在此过程中,一些难题需要解决。专家认为,过渡阶段需循序渐进,小规模船舶的改造速度可适当加快。

  船舶的燃料由柴油等常规燃料向其他形式转变是一个有趣的问题。美国华盛顿大学土木与环境工程教授安妮说:“燃料的改变意味着船舶及发动机技术的改变。这是一个巨大的工程,成本也是巨大的。所以我认为最实用的方法是渐进式的。”安妮说,“对于规模较小的主要做短线航运的船舶,我们可以尝试引进一些更大变化、更加创新的方法。”她还认为,船舶的速度是另一个可以创造环境效益的因素,沿海地区通过减慢船舶速度以实现减少能源消耗的策略,已经开始实施并取得了良好效果。

  每个方法都有其优缺点,没有人把研发力量全部放在一个解决方案上。国际交通论坛(ITF)表示,生物燃料是存在一些问题的,因为制造生物燃料的作物需要占用土地来生长,尽管像藻类这样的特殊生物可以改变这种情况。此外,虽然电动发动机已经在一些短途渡轮上开始运行,但在远洋船舶上,电池所占的重量和空间目前是无法解决的难题,只能等待锂离子电池有所突破。同样,太阳能也只能作为其中一种补充能源。

  管理体系变革的欧洲实践

  成立新机构、引入飞机航线理念、推广新概念……一系列举措表明欧洲地区正在创新性地从管理体系上对航运进行变革,以打造绿色安全的海上航线。

  在航运业的管理体系变革方面,欧洲可以被称为“先锋”。欧洲正在努力搭建新框架,改善管理,以求实现低碳目标。例如,欧委会提出来一个新概念并加以推广,也就是欧洲“海上高速公路委员会(Mos)”,其目标是基于海洋,打造一条绿色、可行、有吸引力和高效的海上运输链条。

  欧委会的创新和网络执行署将Mos称为“跨欧洲运输网络的海上支柱”,由通向港口的近海航线和设施、简化的行政手续组成。相关当局也试图向飞机航线寻找灵感,为此提出了“海上交通管理(STM)”理念。这种理念最初来自于航空业,他们有一个空中交通管制系统为整个欧洲服务。欧洲海上交通协调员辛普森告诉CNBC的记者:“STM代表着一个项目的开始,这种原则将被引入到我们工作的海洋领域。”

  辛普森补充说,STM系统提高了航运的安全性。“它可以阻止碰撞事故。当你有一条繁忙的海道,就像英吉利海峡一样,这个功能就非常重要了,而且在恶劣天气里这一点是至关重要的。”

  “低技术”解决方案

  “低技术”是指工业革命前的传统手工技术。在日常生活充斥现代高级新技术的今天,低技术表达的是回归传统。让航运变得更低碳,低技术也可以贡献一些力量。

  好消息是,容易实现的低技术解决方案数量很多。

  世界最大的集装箱航运公司马士基公司已经发现,可以通过降低蒸汽速度来减少30%的燃料使用量。

  由于廉价的(通常是不环保的)燃料广泛存在,传统的航运行业是能源浪费型的。大多数商船都是用重型钢而非较轻的铝制造而成,而且没有明显的节能措施,如低摩擦船体涂料或余热回收。

  国际交通论坛(ITF)表示,只有将船设计得更苗条才能实现减少燃料的使用,继而减少碳排放,这一举措可以让船低速行驶时减少10%~15%的排放,高速行驶时可减少25%的排放。但是,更换现有的船队需要时间。当前的船队平均使用年限是25年,2013年IMO对新船能源效率规则将从2030年正式完全生效,这意味着直到本世纪中叶甚至更长远,任何改造成细长型船体均不适用于现有的大多数海洋船舶。

  根据ITF的说法,依然有很多途径可以通过利用低技术改造现有船舶来减少燃料的使用和排放,如在船体上涂抹低摩擦系数涂料等。

  高新技术打造全新船舶

  将前沿的清洁能源技术与传统航运结合起来,就可以打造出炫酷的新船舶。许多公司正在致力于研发新型低碳船只,搭配了氢燃料电池、波浪能等技术,不久后就会出现在公众视野面前。

  把更好的设计和更好的燃料结合起来,将在未来创造出全新的船只。现在,蓝图已经绘制出来了。

  “水瓶座生态船”是由日本生态海洋电力公司设计的货船,由密集的刚性船帆和太阳能板阵列驱动行驶。同样的系统可以为油轮、游轮等提供动力。据设计师介绍,这种船只并不是完全不需要常规燃料,即使有大型电池来存储太阳能和风能生产的电力,常规燃料也需要作为后备使用。但是,这种新型船只可以减少40%的排放量。

  还有更好的消息,日本航运公司NYK表示,他们正在设计的一种新型集装箱船长度达350米,名称为“超级生态船2030”,将使用液化天然气来制造氢能从而运行燃料电池;整条船舶覆盖着太阳能电池板,由4000平方米的帆支撑以迎风行驶,这种组合可以减少70%的排放量。

  还有一种完全“零碳”的设计,斯堪的纳维亚航运公司瓦勒纽斯威廉森的工程师们提供了E/S Oracle——这是一种轻量级货船,可以在8个甲板上运输多达1万辆汽车。这种船舶将由电力驱动行驶,一半直接来自风能、太阳能和波浪能,另一半则是把其中一些能量转化为氢来为燃料电池供电。该公司表示,这种设计可能在2025年之前出现在海面上。

  其他创新举措

  为了促进航运业低碳化变革,许多企业和机构行动起来,新倡议的提出、减排时间表的制定、LNG船的出现都在推动航运业向着更加环保的方向前进。

  可持续发展航运倡议(SSI)是一个进步的、有活力的行业组织,其成员包括很多游轮和大宗商品航运公司。SSI表示,航运巨头需要放弃使用常规石油燃料。一些创新举措包括使用生物燃料、液化天然气、核反应堆、风帆改进、氢燃料等等。

  正在进行的一项创新是将船舶改装为使用液化天然气(LNG),目前,全球已经拥有超过一百艘的LNG燃料船。新一代的巨型游轮正以这种方式提供动力,可以乘载7000名乘客,将在2022年初由MSC游轮公司推出。一些LNG船研发公司表示这种方法可以将二氧化碳排放量减少15%,但专家认为,很大程度上,减排的结果取决于船舶上甲烷泄漏的最小值。

  第一艘LNG动力游轮是维京恩典,在芬兰和瑞典之间运行。这艘船还有一个亮点:截至今年4月,它是第一艘拥有“旋翼帆”来捕捉风能量的船。船上的转子风帆有一个巨大的旋转圆筒,风吹过转子时产生垂直力,可以用来为船提供动力,这种现象称之为马格努斯效应。据悉,这种方式每年可减少船上1000吨的二氧化碳排放量。

  从许多方面来讲,今天的船舶与一个世纪前几乎没有什么区别。但IMO最终决定与全球气候议程同步,启动了减排时间表,这将是一场旨在为航运低碳化制定新标准的竞赛,而这项标准来得晚了些,几十年前它就应该出现了。
 

本文来源:中国电力新闻网

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