日本超级环保船的秘密:CO2排放量减少69%

　　日本邮船采用“综合环保技术”

　　同样运输量下海运的CO2排放相当于陆运的四分之一，环境负荷较少。为此，全世界都有促进海运发展的倾向。目前国际海运年CO2排放量约为8.4亿吨，未来以新兴国家为主，国际海运的运输量将进一步增加，国际海事机构也逐步开始采取CO2减排的强制性措施。

日本邮船超级环保船2030

　　在这样的社会需求下，日本邮船率先开展了船舶CO2减排的研究活动，并发布了计划在2030年打造完成的未来集装箱船“日本邮船超级环保船2030”。

　　传统帆船有着高耸的桅杆，迎风扬帆前进，美轮美奂，被称为“海上贵妇”。而未来船舶恐怕与帆船有着很大的不同，也许将会又矮又平。

　　但是“这艘船能够代表追求船舶CO2减排的最高成果。”这是日本邮船技术部的左光真启在出示“日本邮船超级环保船2030”的概念模型时所说的。

　　“日本邮船超级环保船2030”是日本邮船的环境使命项目，是一艘计划在2030年打造完成的集装箱船。左光真启是该项目的负责人。

　　CO2排放量减少69%

　　环境使命项目立项是在2008年4月。最终目标是在2050年前打造完成CO2零排放的船舶。而作为一项中期目标，2009年7月日本邮船发布了“日本邮船超级环保船2030”。这艘船综合了目前所有的先进环保技术，与当前的集装箱船相比，可以实现CO2减排69%。

　　海运在同样运输量下的CO2排放约是陆运的四分之一，环境负荷较少。为此，全世界都有加大利用海运的趋势。尽管日本国内包括货运与客运的所有海运CO2排放量还不到日本国内CO2排放总量的1%，但是，从世界整体来看，国际海运每年约8.4亿吨的CO2排放量相当于CO2排放总量的3%，而且未来随着国际贸易的增加，以新兴国家为主，国际海运的运输量还将会大幅增加。

　　为此，国际海事组织(IMO：International Maritime Organization)开始采取了强制性的CO2减排措施。日本的国土交通省也从2009年开始为期四年对海运企业可实现CO2减排效果的项目进行资助。

　　日本邮船前瞻性地意识到了这种社会需求，率先进行了船舶CO2减排的研发。

　　船体轻量化是一大重点

　　日本邮船称为“未来集装箱船”的“日本邮船超级环保船2030”的船体上方覆盖了像布一样可以卷起来的太阳能面板。船体较宽，且极其平坦。

　　数个形状类似昆虫翅膀的帆利用风的张力，形成船只前进的推进力。这样一艘船如果在收帆状态下浮于海面，或许可以看成是一个巨大的面板。

　　左光真启称，为了减少集装箱船的CO2排放，引用太阳能发电等自然能源非常重要，但是更为有效的是船体的轻量化。

　　通常集装箱船总重量平均为8万吨，可以装载8000个集装箱。而“日本邮船超级环保船2030”将轻量化至1万吨以下，通过轻量化，预计可以实现CO2减排9%。

　　为此，需要调整船体结构与所用材料。“日本邮船超级环保船2030”的材料将不再使用铁，而正在研究采用韧性较强且极轻的碳纤维树脂。

　　无需“压载”有助于轻量化

　　另一方面，结构上的调整使得无须减少可装载的集装箱数。由于降低了船的高度，扩展了船体的宽度，可以横向摆放更多的集装箱。

　　由于通常的集装箱船是将集装箱从上到下摆放，总是需要不断增加船体高度。但是，船体越高，重心随之上升，就会不稳定。为此，需要在船底预备被称为“压载”的重量，取得重力与浮力的平衡。

　　集装箱船通常是在船底充满海水进行压载。在出发港口充填海水，在到达港口排出。可是最近许多港口开始重视这些排放的海水对当地生态的影响问题。

　　而如果能够降低船的高度，就无需配备压载。既可以减轻船体重量，又可以降低船底空间。

　　减少船体摩擦的“空气润滑系统”

　　降低船底空间的优点不仅体现在船体的轻量化。还可以大幅减少船的摩擦力，从CO2减排角度来看，至关重要。

　　通常集装箱船船底被涂上一种特殊涂料，可以有效防止藤壶或海草等海洋生物的附着，从而减少了船的摩擦阻力。

　　而“日本邮船超级环保船2030”为了进一步减少摩擦阻力，与三菱重工共同开发了“空气润滑系统”，并进行了相关的试验。

　　该系统通过安装于船体前部的风扇，从船底强力排放出空气。用气泡覆盖整个船底，提升与海水的润滑效果，减少摩擦阻力。

　　但是，将气泡送入船底之际当然也需要能源。如何用较少的能源送入气泡，是这一技术的关键。左光真启认为，“在这一点上，降低船底空间将更加有利。水深越浅送入气泡所需能源就越少。”

　　“空气润滑系统”系统能够带来的CO2减排效果为10%。此外，日本邮船还计划进行反复的试验研究，找出可长时间存留送入气泡的船底形状、气泡喷射口的大小等最佳数值。

　　可使推进效率提升的节能装置“MT-FAST”

　　“日本邮船超级环保船2030”还在开发可以回收螺旋桨转动产生海水流动的“旋流”所损耗的能源，提升推进效率的节能装置“MT-FAST”。

　　这一技术是通过改变流入螺旋桨内水流的角度，控制旋流，增加推进力。目前，日本邮船已经在4艘船中安装了“MT-FAST”，并进行了试验，得出了通过安装“MT-FAST”可以实现5%CO2减排效果的结论。

　　同时，为了大幅减少CO2排放，日本邮船还计划从柴油发动机过渡到燃料电池。“日本邮船超级环保船2030”通过用燃料电池替换柴油发动机，预计可以实现32%的CO2减排。

　　通常驱动8万吨集装箱船至少需要64兆瓦的能源。用蓄电池供给这些能源极其困难。为此，“日本邮船超级环保船2030”正考虑搭载类似火力发电站发电能力的“固体氧化物燃料电池(SOFC)”。

　　但是，与陆地不同，在船内装置燃料电池必须考虑摇晃、浸水、盐分等因素。尤其是耐振性在安全上非常重要。为此，日本邮船计划开始着手研发专用于海上的燃料电池。

　　此外，还通过引入超导电机等多种技术，预计“日本邮船超级环保船2030”总共可以实现69%的CO2减排。或许，十多年后“日本邮船超级环保船2030”将会真的在大海上扬帆行驶。

编译：中国贸促会电子信息行业分会 王喜文