“零排放船舶”是一個(ge) 循序漸進的發展概念,就如同自主船舶,需要從(cong) “部分”到“完全/絕對”的演進,這裏的“部分”既可以是單船各項排放指標的削減程度,也可以是船隊中船型批次實現零排放的先後次序。針對“零排放”技術,業(ye) 界正關(guan) 注和討論LNG、甲醇、LPG、生物質燃料、太陽能、氫氣、蓄電池及燃料電池等一係列動力技術。其中,蓄電池技術作為(wei) 一種完全零排放解決(jue) 方案(不考慮供電來源),已經在海運領域逐步推廣並初具市場規模(主要集中在歐洲),是現階段能夠率先實現內(nei) 河及近海船舶零排放的唯一可行且有效的手段。
歐洲電池動力船舶應用初具規模
當前,歐洲有超過50艘純電動力船舶處於(yu) 運營,其中最大電池容量為(wei) 4.16MWh(鋰電池),最小的容量為(wei) 0.02MWh(因建於(yu) 1998年,為(wei) 鉛蓄電池,無參考價(jia) 值)。而真正意義(yi) 上的全球首艘大型純電動力船舶“Ampere(安培)”號於(yu) 2014年由挪威Fjellstrand船廠建造,電池容量為(wei) 1.86MWh,船長80米,能運載120輛汽車和360名乘客,用於(yu) 挪威Lavik與(yu) Oppedal兩(liang) 座城鎮之間橫跨鬆恩峽灣的運輸,每天共發34班,每班航行時間為(wei) 20分鍾,在港期間隻需10分鍾即可充滿。此外,知名的自主航行集裝箱貨船“YARA Birkeland”亦是純電動力船。
表 歐洲主要純電動力船舶概況
除了純電動力船舶外,一些船型較大的船舶正開始采用柴電混合或LNG+電混合動力技術,用以節省燃料消耗,降低廢氣排放量。例如,挪威探險郵輪船東(dong) 海達路德(Hurtigruten)先後訂造了兩(liang) 艘混合動力探險郵輪,分別於(yu) 2018年和2019年交付,以期減少20%的燃油消耗。據悉,挪威一艘額定載客能力400人的纖維板製雙體(ti) 鋰電混合動力渡輪,造價(jia) 約1.4億(yi) 挪威克朗,約合1.1億(yi) 元人民幣。
目前,蓄電池技術(包括純電動力和混合動力)使用最多的船型為(wei) 渡輪和遊船,其次為(wei) 近海小型運輸船和各式作業(ye) 船(如拖輪)。這些船型具有航線固定、航程短或對電池冗餘(yu) 度要求低的特點。從(cong) 經濟性角度來看,采用電池混合動力的渡船大約能節省10%-30%的燃料成本,回報期為(wei) 3-5年,而純電力驅動渡輪能節省50%-80%的燃料成本。根據IDTechEx於(yu) 2017年1月發布的一份較早的研究報告《2017-2027年電動小艇與(yu) 船舶》預測,2027年全球純電及混電動力船艇市場將快速超過200億(yi) 美元。
不可否認,氫燃料電池相較於(yu) 蓄電池具有能量密度高、續航裏程長、動力補給時間短、重量輕、性能提升空間大等諸多優(you) 點,是最理想的零排放解決(jue) 方案,但從(cong) 兩(liang) 者的技術難度與(yu) 成本來看,蓄電池技術難度相對較小,生產(chan) 相對成熟,動力源獲取成本相對較低,同時整個(ge) 製造產(chan) 業(ye) 鏈完善,正處於(yu) 規模效應的擴大階段,而氫燃料電池的關(guan) 鍵材料催化劑、質子交換膜、雙極板等國內(nei) 產(chan) 業(ye) 鏈基本處於(yu) 空白狀態,且製造成本及加氫站建設成本等高昂。
總體(ti) 而言,船舶依據船型大小和用途將逐步形成差異化的零排放技術方案。渡輪、遊船、中小型探險郵輪、近海及內(nei) 河運輸貨船、海工支持船、漁場作業(ye) 船等有望先行通過電池技術快速實現尾氣大幅減排或零排放,遠洋運輸船舶或其他大型船舶則需依賴其他替代燃料技術實現零排放。2030年以前,蓄電池動力技術將更為(wei) 成熟,市場空間相對廣闊,而隨著燃料電池技術逐步成熟及配套設施逐漸完善,未來海運行業(ye) 將呈現燃料電池和蓄電池動力船舶並存的局麵。
國內(nei) 電池動力船舶應用推廣基礎條件逐步形成
參照新能源電動汽車,除技術成熟度和安全性問題外,電池動力船舶能否批量推廣應用還取決(jue) 行業(ye) 政策和基礎設施條件(充電設備)。
政策方麵,交通運輸部針對船舶排放設定了一係列減排目標,對推廣船舶清潔能源利用具有較為(wei) 積極的作用,例如《船舶大氣汙染物排放控製區實施方案》和《推進珠江水運綠色發展行動方案(2018-2020年)》。不過,從(cong) 內(nei) 容上看,這些文件更為(wei) 關(guan) 注LNG動力和岸電技術的應用,對電池動力船舶技術推廣作用有限。
相較而言,廣州和深圳等地方政府出台的政策文件在推廣電池動力船舶技術所發揮的作用更為(wei) 直接。廣州市製定的《廣州港口船舶排放控製作戰方案(2018-2020年)》明確提出,在清潔能源應用方麵實現約5艘純電動船舶或混合動力客船投入運營;深圳市製定的《2018年“深圳藍”可持續行動計劃》則提出,要在包括綠色港航在內(nei) 的“十大工程”中,推廣使用電動港口工作船舶,並明確要在年底完成1艘電動執法船設計方案和新船的訂購工作。據悉,目前該市還在積極研究相關(guan) 的補貼政策,如通過老舊船更新補助等政策途徑,對電動汽渡船改造項目提供補貼等,鼓勵船舶“零排放”。然而,一些從(cong) 事船檢工作專(zhuan) 家並不支持發展鋰電池船舶,認為(wei) 發生火災時其更難被撲滅。
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