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Foreship为用户提供旅游船节能方案

作者: 发布时间:2017-09-13 浏览量:138

各大主流独立设计咨询机构声称,近来的研发工作为旅游船利用废热、蓄能和燃料电池提高能效开辟了途径。

旅游航运业现在之所以愿意接受能够改善船舶效率的多种能源,并不仅仅是因为燃油硫含量0.5%的最高限额将于2020年在全球生效,也因为蓄电池技术的迅速发展意味着旅游船行业在开发利用混合动力方面可以效仿汽车行业,尽管两者动力的成套方式有可能不同。

今年早些时候,Foreship任命Jan-Erik Räsänen为其新技术部门的主管。Räsänen是船舶能源优化方面公认的专家,此前供职于ABB。他在船载蓄电池动力和燃料电池开发方面的丰富经验可以说无出其右。

Foreship作为船舶设计和轮机工程咨询机构,在针对能效优化船舶结构和系统方面已经成为可为全世界各大主流旅游船公司提供咨询的专家。由于现在船载能源有诸多选项,新任技术主管Räsänen在提供客观的技术咨询方面,也会有新的发挥空间。

在Foreship全部资源的支持下,追求能源利用优化的工程项目可以从新船或船舶改装的设计层面开始。“起始点是确定船东想要什么以及他们希望用怎样的方式达到目的,”Räsänen说,“然后我们对他们的愿望进行分析并作出推荐,告诉他们可以达到的目标以及哪些地方可能要使用替代方案。”

采用新的蓄能技术——蓄电或是蓄热——可以提高能效,而提高现有系统的热能回收效率也可以提高能效。最重要的是要考虑一艘船的整个能量流,他这样说。

“要对能量产出和消耗之间的平衡有全面的理解,这样才能对应该使用能量之处和能量经常空耗之处提出切中要点的意见。我们需要确定一艘船采用/将要采用哪种能源,以及哪些地方可以提高能效。”

“例如,你可以将废热能量看作是一个可供利用的能源,让它流经吸收式制冷装置、有机朗肯循环或蒸汽轮机来回收利用热量,”Räsänen说。

以往,集装箱航运公司一直在用蒸汽轮机来回收由60~70MW的二冲程发动机产生的大量废热。直到最近,平均产生9~16MW的旅游船发动机仍然不够大,所以采用体积庞大的蒸汽轮机并不合理,考虑到旅游船的典型运营模式时更是如此。但是,“变化正在发生,因为如今在这类船上装用小型蒸汽轮机的可能性正在增加。原因一部分是由于LNG燃料采用传统蒸汽处理和淡水生产的热能需求较低,另一部分是由于废热能量回收系统的改进。” Foreship正在进行几项可行性研究,以便为旅游船船东们评估下一代废热回收系统。

“目标之一是要尽量减少烧油锅炉的使用,将原来要烧掉的化石燃料省下来,况且厨房烧煮、燃油加热、生产淡水的反渗透装置和洗衣房等都需要燃油,”Räsänen说。

对旅游船来说,新的利用蓄电池动力的可能性也在快速出现,储存在蓄电池里的能量可来自于多种能源。

有几种船使用电池动力是再自然不过的,Räsänen解释说,典型的是渡船和短航程船舶,它们只在短时间内需要大功率;还有油气开采领域的船舶,它们有很多时间是停泊不动的。对于其它船型而言,虽然采用蓄电池和常规发动机的混合动力方案可使燃油效率提高达15%,但不太容易实施。

客户的兴趣是“始终存在”的,但旅游船市场不愿意采用蓄电池技术的原因一直是由于空间和成本;现在这两方面都有所改善,Räsänen说。Foreship已在为一家主流旅游船运营商进行可行性研究,对蓄电池动力的应用进行评估。

另外,船用蓄电池的各种选项都在快速发展。2016年后期,一家蓄电池制造商推出了尺寸约为36cm x 30cm x 30cm的6.5kWh蓄电池。6个月之后,同一家厂商又推出了相同尺寸的9.7kWh蓄电池。“电池的尺寸和重量都很大。为了缩小电池尺寸,通常将充放电率的高低作为电池的主要指标之一,”Räsänen说,“随着电能密度的增加和每kWh价格的降低,现在这一点已经不是看得很重了,因为在充放电率适中的情况下,我们还期望蓄电池的寿命更长。”

早期采用蓄电池技术的旅游船运营商是那些要停靠特别敏感区域的运营商,Räsänen承认,直接从案例研究推广到普遍使用可能很难。但是,他引述了最近的动向——Statoil公司签订了再建造7艘装有混合蓄电池动力装置的供应船的合同,并投资于一家锂离子电池制造商,研发用于动力定位船舶的能量储存器。他认为,这从一个方面表明,只要传播的人多了,改变就可能发生。

“要让大量船舶仅仅使用蓄电池运营是不太可能的,但我认为,40%~60%的船舶可能会因使用辅助蓄电池负载削减负荷峰值而受益,” Räsänen说,“少数船舶,比如说5%的船舶,还会将蓄电池用于特定的用途。例如,旅游船可在进出港过程中使用蓄电池动力,此时环保方面的收益会很大。”

近来,Foreship还发现有关方面对燃料电池与内燃机并联以提高燃料效率的兴趣在增加。就目前而言,Räsänen认为,各种可用的技术中最有前途的是PEM(聚合物电解质薄膜),其在汽车行业中应用所达到的每能量单位的价格要低于不太成熟的固体氧化物燃料电池(SOFC)。但是他补充道,SOFC的效率可提高到65%~70%,而PEM的效率较低,只有45%上下。

他补充道,尽管这两种技术都是用氢作燃料,但是也可以用其它种类的燃料,例如LNG和甲醇。可是LNG和甲醇都会释放出污染物而且都需要一个重整过程来生产氢。在重整过程之后,一氧化碳和氢也会留下来。Räsänen注意到, SOFC装置可以将一氧化碳和氢一同作为燃料,而PEM则需要去除一氧化碳,这样会降低总能效并使燃料处理过程复杂化。

目前,这两种技术的单位能量输出成本都相当高,Räsänen总结道。

来源:国际船舶网

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