全球航運(yùn)業(yè)使用傳統(tǒng)燃油的船舶會(huì)排放大量的硫氧化物(SOX)、氮氧化物(NOX)、二氧化碳(CO2)等有害氣體、溫室氣體以及顆粒物(PM)等，對(duì)氣候和環(huán)境造成嚴(yán)重影響。克拉克森(Clarksons)的數(shù)據(jù)顯示，2020年全球航運(yùn)業(yè)CO2排放量高達(dá)8.56億噸。
根據(jù)IMO(國(guó)際海事組織)設(shè)定的最新減排的戰(zhàn)略目標(biāo)，到2050年船舶的溫室氣體排放量要實(shí)現(xiàn)凈零排放，并在此前就出臺(tái)了一系列嚴(yán)格規(guī)定，其中“關(guān)于強(qiáng)制實(shí)施目標(biāo)型技術(shù)和營(yíng)運(yùn)措施以減少國(guó)際航運(yùn)碳強(qiáng)度”的《國(guó)際防止船舶造成污染公約(附則VI修正案)》提出了對(duì)現(xiàn)有船舶能效指數(shù)(EEXI)、船舶設(shè)計(jì)能耗指數(shù)(EEDI)、營(yíng)運(yùn)碳強(qiáng)度指標(biāo)(CII)的相關(guān)強(qiáng)制性要求，并已于2023年1月1日起強(qiáng)制執(zhí)行。因此，航運(yùn)業(yè)在降低碳排放方面面臨著越來(lái)越現(xiàn)實(shí)的壓力，清潔能源的應(yīng)用是船舶從低碳走向碳中和、零碳發(fā)展的重要途徑。
一、LNG與甲醇之爭(zhēng)
關(guān)于船舶清潔能源的選擇，不同的航運(yùn)巨頭采取了不同的應(yīng)對(duì)方案，比如地中海航運(yùn)(MSC)、法國(guó)達(dá)飛(CMA CGM)都熱衷于LNG燃料;而馬士基(Maersk)則更傾向于甲醇和氨類相關(guān)燃料，并認(rèn)為L(zhǎng)NG只是過(guò)渡方案。
全球最大集運(yùn)公司瑞士地中海航運(yùn)(MSC)青睞LNG動(dòng)力船。2021年5月，地中海航運(yùn)與新加坡東太平洋航運(yùn)公司(ESP)達(dá)成協(xié)議，從后者租入11艘15300TEU LNG動(dòng)力集裝箱船，租期為18年。2021年11月，地中海航運(yùn)與韓國(guó)現(xiàn)代重工簽訂了6艘15000TEU新巴拿馬型LNG雙燃料動(dòng)力集裝箱船的建造合同，總價(jià)值約10億美元。2021年12月，地中海航運(yùn)旗下郵輪品牌地中海郵輪在法國(guó)大西洋造船廠建造兩艘新生代LNG動(dòng)力環(huán)保郵輪，該兩艘豪華郵輪將在全球航運(yùn)業(yè)內(nèi)率先采用LNG燃料電池。2022年4月，地中海航運(yùn)繼續(xù)擴(kuò)張船隊(duì)并押注LNG燃料，在江蘇新時(shí)代造船下單訂造20艘LNG雙燃料集裝箱船，包含10艘8100TEU和10艘11400TEU雙燃料LNG動(dòng)力集裝箱船。除了新時(shí)代造船之外，地中海航運(yùn)還在大連船舶重工集團(tuán)訂造了6艘16000TEU LNG雙燃料船，在日本今治造船訂造了4艘LNG動(dòng)力23000TEU集裝箱船。2023年2月，地中海航運(yùn)在舟山長(zhǎng)宏國(guó)際船廠下單，訂造了10艘11500TEU LNG雙燃料動(dòng)力集裝箱船。
全球另一航運(yùn)巨頭法國(guó)達(dá)飛(CMA CGM)也熱衷于LNG動(dòng)力船，并且當(dāng)前也開(kāi)始下單訂造甲醇動(dòng)力船。達(dá)飛自2017年就開(kāi)始訂造LNG動(dòng)力船。2017年11月，達(dá)飛宣布成為全球航運(yùn)業(yè)第一家下單建造LNG雙燃料動(dòng)力超大型集裝箱船的公司，由中船集團(tuán)旗下滬東中華船廠及江南船廠為達(dá)飛建造第一批9艘23000TEU LNG動(dòng)力集裝箱船，這是全球航運(yùn)史上首次訂造如此大型的LNG動(dòng)力船。2018年4月，新加坡東太平洋航運(yùn)公司在韓國(guó)現(xiàn)代重工集團(tuán)訂造了6艘15000TEU LNG雙燃料動(dòng)力集裝箱船，達(dá)飛全部租用了這6艘集裝箱船。2019年3月，達(dá)飛與中船集團(tuán)簽訂了10艘15000TEU集裝箱船建造合同，其中江南造船廠負(fù)責(zé)建造的5艘采用LNG雙燃料動(dòng)力。2021年4月，達(dá)飛與中船集團(tuán)簽署了22艘集裝箱船的建造合同，包括6艘15000TEU LNG雙燃料動(dòng)力集裝箱船，以及6艘13000TEU LNG雙燃料動(dòng)力集裝箱船。2023年4月，達(dá)飛與中船集團(tuán)再次簽訂合作協(xié)議，建造16艘超大型集裝箱船，金額超過(guò)210億元人民幣，包括12艘 15000TEU甲醇雙燃料動(dòng)力大型集裝箱船和4艘23000TEU LNG雙燃料動(dòng)力超大型集裝箱船。這是達(dá)飛首次建造以甲醇燃料為動(dòng)力的集裝箱船，說(shuō)明達(dá)飛也在嘗試不同的船舶新能源方案，探索清潔能源船隊(duì)的多元化。根據(jù)達(dá)飛所公布的相關(guān)財(cái)報(bào)，公司將于2024年底前擁有一支由44艘以LNG為動(dòng)力的大型集裝箱船組成的船隊(duì)，這是世界上最大的LNG動(dòng)力集裝箱船隊(duì)。
全球第二大集運(yùn)公司丹麥馬士基(Maersk)則一直是甲醇燃料的忠實(shí)支持者。2021年，馬士基選擇對(duì)氨、甲醇、生物柴油以及木質(zhì)素等4種燃料進(jìn)行研究測(cè)試，并宣稱于2023年開(kāi)始運(yùn)營(yíng)以甲醇為燃料的集裝箱船。2021年7月，馬士基在韓國(guó)現(xiàn)代尾浦造船廠訂造了1艘3500TEU碳中和甲醇動(dòng)力集裝箱船，成為全球首家訂造零碳集裝箱船的航運(yùn)公司。同年8月，馬士基在韓國(guó)現(xiàn)代重工下單訂造了“8+4”艘16000TEU甲醇動(dòng)力集裝箱船，這是全球首次搭載甲醇燃料動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的大型船舶，該筆訂單合同總金額為21.12億美元，約合每艘造價(jià)1.76億美元。2021年10月，馬士基在韓國(guó)現(xiàn)代重工追加訂購(gòu)6艘17000TEU甲醇動(dòng)力集裝箱船。2023年6月底，馬士基又宣布新的甲醇動(dòng)力船訂單，這次是訂造6艘9000TEU甲醇雙燃料中型集裝箱船，該訂單最終花落中國(guó)的揚(yáng)子江船業(yè)集團(tuán)。截止目前，馬士基訂造的甲醇雙燃料集裝箱船已經(jīng)達(dá)到25艘，是全球航運(yùn)業(yè)中手持甲醇雙燃料集裝箱船訂單最多的公司。
全球第六大集運(yùn)公司長(zhǎng)榮海運(yùn)(Evergreen)于近期也加入甲醇動(dòng)力船陣營(yíng)。長(zhǎng)榮海運(yùn)于2023年7月11日發(fā)布公告，計(jì)劃投入約43.2億至50.4億美元，向韓國(guó)三星重工和日本造船(Nihon Shipyard)訂造24艘16000TEU甲醇動(dòng)力新巴拿馬型集裝箱船。據(jù)公告披露，單船價(jià)格在1.8億美元至2.1億美元之間，其中16艘將由三星重工建造，總價(jià)值在28.8億至33.6億美元，其余8艘船將在日本造船建造，總價(jià)值在14.4億至16.8億美元。此外，長(zhǎng)榮海運(yùn)還正在與臺(tái)船國(guó)際(CSBC)就建造一系列甲醇動(dòng)力支線集裝箱船進(jìn)行接觸。
我國(guó)遠(yuǎn)洋船東已經(jīng)批量下單訂造甲醇雙燃料船，沿海和長(zhǎng)江流域的船東則早在十年前就開(kāi)始建造和運(yùn)營(yíng)LNG雙燃料船。我國(guó)2013年出臺(tái)一系列政府財(cái)政補(bǔ)貼政策鼓勵(lì)LNG動(dòng)力船的應(yīng)用，截至目前全國(guó)已有LNG動(dòng)力船400艘以上。但與國(guó)際遠(yuǎn)洋LNG動(dòng)力船動(dòng)輒10-20萬(wàn)噸的噸位不同，我國(guó)的LNG動(dòng)力船大多為長(zhǎng)江和內(nèi)河船舶，由于受到航道水深、船閘、橋梁高度等條件的限制，單船運(yùn)力多為一千至幾萬(wàn)噸，與國(guó)際航運(yùn)巨頭們相比，我國(guó)LNG動(dòng)力船隊(duì)整體運(yùn)力規(guī)模不大。
中遠(yuǎn)海運(yùn)集團(tuán)斥資206億元訂造12艘全球最大24000TEU甲醇動(dòng)力集裝箱船。2022年10月，中遠(yuǎn)海運(yùn)集團(tuán)旗下上市平臺(tái)中遠(yuǎn)海控發(fā)布公告，控股子公司東方海外、全資子公司中遠(yuǎn)海運(yùn)集運(yùn)分別與南通中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎、大連中遠(yuǎn)海運(yùn)川崎簽訂造船協(xié)議，以每艘2.40億美元(約人民幣17.20億元)的價(jià)格共計(jì)訂造12艘24000TEU甲醇雙燃料動(dòng)力集裝箱船，訂造船舶總價(jià)為28.78億美元(約人民幣206.36億元)。這是中遠(yuǎn)海運(yùn)集團(tuán)首次訂造雙燃料船。作為全球前四大集運(yùn)巨頭之一，中遠(yuǎn)海運(yùn)集團(tuán)是唯一一家在此之前尚未涉足雙燃料船的公司。憑借這份訂單，中遠(yuǎn)海運(yùn)集團(tuán)成為繼馬士基、達(dá)飛之后，第三家投資建造甲醇動(dòng)力大型集裝箱船的集運(yùn)公司。考慮到馬士基和達(dá)飛此前訂造的甲醇動(dòng)力船均為17000TEU以下的集裝箱船，這也意味著中遠(yuǎn)海運(yùn)集團(tuán)的訂單已經(jīng)刷新了甲醇動(dòng)力集裝箱船規(guī)模紀(jì)錄。
招商局集團(tuán)旗下招商輪船斥資40億元訂造6艘甲醇動(dòng)力汽車運(yùn)輸船，打造航運(yùn)業(yè)低碳運(yùn)輸“國(guó)家隊(duì)”。2023年3月30日，招商局能源運(yùn)輸股份有限公司(“招商輪船”)發(fā)布公告稱，公司與招商工業(yè)簽署了2艘9300車位甲醇新能源雙燃料滾裝船的《船舶訂造協(xié)議》，2艘船造船款合計(jì)不超過(guò)1.92億美元(約人民幣13.22億元)。同時(shí)，招商輪船還與招商工業(yè)簽署4艘9000車位級(jí)甲醇新能源雙燃料滾裝船買方選擇權(quán)協(xié)議。6艘甲醇動(dòng)力汽車運(yùn)輸船總價(jià)值將達(dá)到5.76億美元(約人民幣39.67億元)。這是全球航運(yùn)業(yè)繼集裝箱船和散貨船之后，汽車運(yùn)輸船領(lǐng)域也迎來(lái)了首份甲醇雙燃料大型船訂單。
綜合全球航運(yùn)業(yè)當(dāng)前主流航運(yùn)公司的觀點(diǎn)，作為遠(yuǎn)洋船舶潛在的替代燃料，甲醇與LNG相比的優(yōu)勢(shì)在于：
(1) 甲醇的碳排放量比LNG低5-10%(結(jié)合了從油井到出工廠大門(mén)和從船只建造到退役所產(chǎn)生的總碳排放量)。
(2) 與LNG相比，甲醇燃料的成本更低、價(jià)格波動(dòng)更小，當(dāng)前甲醇大約是LNG價(jià)格的一半。
(3) 甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)使新建船舶的投資成本增加約10%，LNG發(fā)動(dòng)機(jī)則要增加約22%。
(4) 甲醇比LNG更容易運(yùn)輸和儲(chǔ)存，加注時(shí)間也只有后者的一半。
(5) 甲醇加注基礎(chǔ)設(shè)施比LNG加注基礎(chǔ)設(shè)施的建造難度更小、造價(jià)更低。
(6) LNG燃料發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)甲烷逃逸現(xiàn)象，導(dǎo)致在發(fā)動(dòng)機(jī)中未充分燃燒的甲烷泄漏到廢氣中。甲烷會(huì)形成地面臭氧，這是一種危險(xiǎn)的空氣污染物和溫室氣體。而甲醇在燃燒過(guò)程中即便有少量泄漏，也不會(huì)像甲烷那樣造成全球變暖的后果。因此甲醇作為替代燃料比LNG更加環(huán)保。
二、氨和氫作為替代能源潛力巨大
氨作為“純綠色”零碳燃料具有很大的潛力，因此全球航運(yùn)業(yè)目前圍繞氨作為船用動(dòng)力燃料正在進(jìn)行各類創(chuàng)新研發(fā)。氨是一種富氫化合物，它有諸多優(yōu)點(diǎn)：便于儲(chǔ)存運(yùn)輸，燃燒不產(chǎn)生二氧化碳，且氨有成熟的生產(chǎn)工藝和良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，在市場(chǎng)上價(jià)格比較低廉。歐洲、日本、韓國(guó)、中國(guó)都已開(kāi)展氨燃料船舶研發(fā)。歐洲主導(dǎo)了氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā);日本高度重視氨燃料產(chǎn)業(yè)鏈布局，計(jì)劃打造涵蓋船舶建造、設(shè)備研制、燃料加注的全產(chǎn)業(yè)鏈;韓國(guó)較為注重標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定，韓國(guó)船級(jí)社已啟動(dòng)相關(guān)研究;我國(guó)主要聚焦于船型研發(fā)，上船院和大船集團(tuán)均發(fā)布有氨燃料船舶方案。
德國(guó)的船用發(fā)動(dòng)機(jī)制造商MAN Energy Solution正在加緊研發(fā)以氨為燃料的船用主機(jī)，并計(jì)劃于2024年將成熟的機(jī)型投放市場(chǎng)。2021年10月18日，日本商船三井與MAN ES簽署諒解備忘錄，計(jì)劃訂購(gòu)MAN正在開(kāi)發(fā)的氨燃料船用主機(jī)。2023年7月MAN ES宣布，在其哥本哈根研究中心(RCC)的測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)上，成功完成了氨燃料的首次運(yùn)行，此次測(cè)試在MAN B&W二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行并獲得成功。MAN ES二沖程業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人Bjarne Foldager表示：“MAN對(duì)氨持有積極預(yù)期，我們預(yù)計(jì)到2050年，大型商船使用的燃料中約有27%為氨燃料。”
芬蘭的船用發(fā)動(dòng)機(jī)制造商瓦錫蘭(Wartsila)于2021年7月開(kāi)始在芬蘭瓦薩的內(nèi)燃機(jī)實(shí)驗(yàn)室的船用四沖程內(nèi)燃機(jī)中測(cè)試氨，測(cè)試結(jié)果令人鼓舞，在典型的船用負(fù)載范圍內(nèi)，測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)在使用70%氨含量的燃料時(shí)運(yùn)行良好。瓦錫蘭預(yù)計(jì)2023年內(nèi)將推出采用純氨燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。挪威船東Eidesvik正和瓦錫蘭合作將一艘LNG雙燃料海工輔助船改裝為使用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的船舶，計(jì)劃于2023年完工，屆時(shí)這將是全球首艘航行于公海的商業(yè)化氨燃料動(dòng)力船。
國(guó)際能源機(jī)構(gòu)(IEA)發(fā)表的《2020能源展望》報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)到2060年全球?qū)⒂?0%以上的新船使用氨或氫燃料。
氫的利用被認(rèn)為是全球未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，業(yè)界也正圍繞氫燃料在內(nèi)河和近海船舶上的應(yīng)用開(kāi)展試點(diǎn)研究。不過(guò)，由于能量密度、成本、安全、加注體系等方面的不利因素，氫燃料在短期內(nèi)應(yīng)用到大型遠(yuǎn)洋船舶上的可能性不大。
三、電能主要應(yīng)用于短航距船舶
由于動(dòng)力性以及續(xù)航能力的問(wèn)題，當(dāng)前船用動(dòng)力電池主要還是以應(yīng)用在短航距的小型船舶上為主。我國(guó)沿海和長(zhǎng)江流域的航運(yùn)企業(yè)在電動(dòng)船的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方面非常活躍，電動(dòng)船的發(fā)展勢(shì)頭迅猛。
世界第一艘純電動(dòng)內(nèi)河2000噸級(jí)散貨船廣州下水：充電兩小時(shí)，續(xù)航80公里。2017年11月12日，廣船國(guó)際為廣州發(fā)展瑞華新能源電動(dòng)船有限公司建造的世界首艘2000噸級(jí)新能源純電動(dòng)船在廣州南沙下水。該船是載重噸為2000噸的內(nèi)河新能源電動(dòng)自卸貨船，裝載貨品為電煤，主要航行于珠江內(nèi)河水域。船上安裝有超級(jí)電容+超大功率的鋰電池，整船電池容量約為2400千瓦/時(shí)，相當(dāng)于40臺(tái)比亞迪新款E6“先行者”汽車的電池容量。該船實(shí)現(xiàn)了真正意義上的全船零排放，開(kāi)啟了綠色水運(yùn)之旅，是世界上第一艘全部采用鋰電池為船舶提供動(dòng)力的內(nèi)河千噸級(jí)貨運(yùn)船舶。
中遠(yuǎn)海運(yùn)集團(tuán)建造兩艘700TEU級(jí)長(zhǎng)江干線純電動(dòng)集裝箱船，這是長(zhǎng)江流域首艘萬(wàn)噸級(jí)電池動(dòng)力集裝箱船。2022年3月18日，中遠(yuǎn)海運(yùn)集團(tuán)舉行2艘700TEU級(jí)長(zhǎng)江干線純電動(dòng)集裝箱船建造項(xiàng)目簽約儀式，這是長(zhǎng)江第一個(gè)萬(wàn)噸級(jí)電池動(dòng)力集裝箱船項(xiàng)目。該2艘700TEU級(jí)長(zhǎng)江干線純電動(dòng)集裝箱船掛五星旗，采用碼頭岸基換電方式，全電池動(dòng)力推進(jìn)，航速10.5節(jié)時(shí)，續(xù)航力為380公里，通過(guò)在長(zhǎng)江干線武漢、南京等地布置換電港口，使本船具有超長(zhǎng)航行里程。這種以“箱式電源”作為主推進(jìn)動(dòng)力的萬(wàn)噸級(jí)江船，在長(zhǎng)江流域以船隊(duì)運(yùn)營(yíng)尚屬首次。
全球載電量最大的純電動(dòng)游輪“長(zhǎng)江三峽1”號(hào)迎來(lái)通航一周年。2023年3月29日，純電動(dòng)游輪“長(zhǎng)江三峽1”號(hào)通航一周年。一年來(lái)該船環(huán)保效益顯著，接待游客逾13萬(wàn)人，總用電超90萬(wàn)千瓦時(shí)，減少二氧化碳排放700余噸。“長(zhǎng)江三峽1”號(hào)總投資1.5億元，乘客定額1300人，配備7500千瓦時(shí)船用動(dòng)力電池，載電量大，智能化高。“長(zhǎng)江三峽1”號(hào)是全球第一艘采用高壓充電、低壓補(bǔ)電方案的電動(dòng)船，高效解決大功率港口的充電難題。其充電1次可續(xù)航100公里，由三峽電站清潔水電驅(qū)動(dòng)，是一艘環(huán)保、節(jié)能的綠色船舶，實(shí)現(xiàn)了“零噪音、零污染、零排放”運(yùn)營(yíng)，相比傳統(tǒng)動(dòng)力船舶，每年可替代燃油530噸，減少各類有害氣體排放總量達(dá)1660噸。
國(guó)內(nèi)首艘純電動(dòng)拖輪在連云港港交付運(yùn)行。2021年8月16日，由連云港港自主建造的國(guó)內(nèi)首艘純電動(dòng)拖輪“云港電拖一號(hào)”輪交付運(yùn)行。該船采用磷酸鐵鋰電池組作為動(dòng)力源，能夠達(dá)到4000馬力常規(guī)拖輪使用效果，可完全替代傳統(tǒng)大功率燃油拖輪，實(shí)現(xiàn)大氣污染物零排放，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)大功率綠色低碳港作拖輪的空白。該拖輪總電量設(shè)計(jì)為5000千瓦時(shí)，正向拖力48噸，通過(guò)高壓岸電系統(tǒng)，該船快充2小時(shí)即可充滿電。該拖輪每年可節(jié)約300噸燃油，減排約900噸碳氧化物。
億緯鋰能、武漢理工大學(xué)和中國(guó)船級(jí)社共同研發(fā)設(shè)計(jì)的船用集裝箱式移動(dòng)電源正式發(fā)布。2022年5月，億緯鋰能的船用集裝箱式移動(dòng)電源正式發(fā)布并獲中國(guó)船級(jí)社(CCS)認(rèn)證證書(shū)。該箱式移動(dòng)電源的發(fā)布，大大推進(jìn)了國(guó)內(nèi)電動(dòng)船的船用動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程，為我國(guó)電動(dòng)船的發(fā)展助力。該款船用集裝箱式移動(dòng)電源采用標(biāo)準(zhǔn)20尺海運(yùn)集裝箱尺寸設(shè)計(jì)，內(nèi)部搭載磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)，其最大容量接近2000kWh。使用該移動(dòng)電源的船舶，在碼頭泊位完成一次“換電”，僅需15-30分鐘。
四、風(fēng)能作為輔助動(dòng)力獲得越來(lái)越多的落地應(yīng)用
風(fēng)能，作為遠(yuǎn)洋船舶的輔助動(dòng)力已在全球范圍內(nèi)被推廣應(yīng)用，很多船東已經(jīng)在船隊(duì)中安裝風(fēng)能輔助動(dòng)力裝置，以達(dá)到綠色脫碳以及節(jié)省成本的效果。風(fēng)能輔助動(dòng)力系統(tǒng)主要有四大主流研發(fā)方向，分別是旋筒帆、硬翼帆/板式風(fēng)帆、風(fēng)箏帆和充氣式翼帆。
旋筒帆，目前正在歐洲和中國(guó)市場(chǎng)異軍突起。它通過(guò)驅(qū)動(dòng)圓筒在風(fēng)中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生垂直于風(fēng)速方向的力，為船體提供前行的推力。與其它風(fēng)力驅(qū)動(dòng)裝置相比，旋筒帆更輕巧、更靈活、應(yīng)用更廣泛，可以在散貨船、油輪、客輪、滾裝船等多種具有空曠甲板面積的船型上安裝。根據(jù)單船安裝旋筒帆的大小與數(shù)量不同，平均節(jié)省燃料可達(dá)5-25%。馬士基最早于2018年8月在其旗下的一艘11萬(wàn)噸Long Range 2型成品油船“Maersk Pelican”號(hào)上安裝了2個(gè)由芬蘭設(shè)備制造商N(yùn)orsepower提供的30×5米旋筒帆。勞氏船級(jí)社(LR)在2018年3月到2019年9月期間，用了18個(gè)月時(shí)間在“Maersk Pelican”號(hào)上隨船做了實(shí)船驗(yàn)證，通過(guò)在全球不同航線上運(yùn)營(yíng)，最終勞氏船級(jí)社通過(guò)大量數(shù)據(jù)采集、分析和計(jì)算，得出了這2個(gè)旋筒帆綜合平均8.2%節(jié)油率的實(shí)船驗(yàn)證效果。因此旋筒帆的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)性突出，這還不包括減少CO2排放后產(chǎn)生的碳稅價(jià)值等額外收益。
國(guó)內(nèi)以疊風(fēng)新能源科技(天津)有限公司(“疊風(fēng)科技”)為代表的旋筒帆制造商在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先位置。疊風(fēng)科技擁有20多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的旋筒帆專利，具備生產(chǎn)24米×4米旋筒帆、35米×5米旋筒帆等風(fēng)力輔助推進(jìn)設(shè)備的能力。同時(shí)公司正在創(chuàng)新性的研發(fā)適合中國(guó)沿海較小型船舶安裝的10米×2米旋筒帆，以便降低安裝成本，適應(yīng)中國(guó)眾多中小型船東的需求。疊風(fēng)科技的旋筒帆已經(jīng)獲得勞氏船級(jí)社、日本船級(jí)社和中國(guó)船級(jí)社的認(rèn)證，可以為船東提供新造船的安裝或者老舊船舶的設(shè)計(jì)、改造、安裝等一站式服務(wù)。疊風(fēng)科技的旋筒帆對(duì)船舶的改造范圍小，無(wú)需進(jìn)塢，可在碼頭進(jìn)行，改造周期短至15-20天。而且，有固定式/可傾倒式/軌道式等多種形式，供不同船型選擇，利用風(fēng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶輔助推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)10%-20%的節(jié)油效果，設(shè)備投資回收周期僅2-4年。相比國(guó)外最大的兩家旋筒帆廠家Norsepower和Anemoi，疊風(fēng)科技的旋筒帆在性價(jià)比方面有很大優(yōu)勢(shì)，是國(guó)產(chǎn)替代的上佳選擇。
硬翼帆/板式風(fēng)帆，是指直接借助風(fēng)力產(chǎn)生輔助推進(jìn)力的硬質(zhì)機(jī)翼形風(fēng)帆，其原理和機(jī)翼相似，并且基本都為可伸縮式。2018年和2020年，大連船舶重工集團(tuán)有限公司為招商輪船先后建造了兩艘安裝硬翼帆的VLCC——“NEW VITALITY”輪和“NEW ADEN”輪，分別能實(shí)現(xiàn)年均3%和9.8%的節(jié)油效果。由大連船舶重工研發(fā)建造的30.8萬(wàn)噸超大型原油船“NEW VITALITY”輪是全球首艘安裝風(fēng)帆裝置的超大型原油船。其船上安裝了兩個(gè)可伸縮式板式風(fēng)帆/硬翼帆。風(fēng)帆高達(dá)39.68米，寬14.8米。為了建造這種大型風(fēng)帆，我國(guó)還自主研發(fā)了巨型臥式車床，僅僅是其中的關(guān)鍵部件最大直徑就達(dá)5.6米，最大長(zhǎng)度達(dá)15米。2020年交付的“NEW ADEN”輪也是一艘30萬(wàn)噸超大型原油船，其安裝的兩對(duì)大型硬質(zhì)翼型風(fēng)帆由中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)自主研制。風(fēng)帆升起高度近40米，單翼總表面積達(dá)1200平方米，帆葉結(jié)構(gòu)采用了碳纖維復(fù)合材料，輕質(zhì)、高強(qiáng)、高耐。
風(fēng)箏帆，顧名思義，就是由類似風(fēng)箏的翼傘提供巨大空氣動(dòng)力從而為船舶提供額外的輔助前進(jìn)動(dòng)力。法國(guó)初創(chuàng)公司Airsea在2022年底成功將其產(chǎn)品“Seawing”安裝到了一艘2.1萬(wàn)噸貨船“Ville de Bordeaux”上，進(jìn)行了首次測(cè)試。Airsea聲稱此項(xiàng)技術(shù)能平均減少 20%的排放和燃料消耗。
充氣式翼帆，是一種充氣式、可伸縮、自動(dòng)化的輔助風(fēng)帆系統(tǒng)。2021年6-12月，法國(guó)知名企業(yè)米其林公司將WISAMO翼帆安裝在一艘帆船上，進(jìn)行了多輪測(cè)試，并取得了非常積極的成果。2022年，米其林與Compagnie Maritime Nantaise公司簽署了合作協(xié)議，準(zhǔn)備在后者的“MN Pelican”號(hào)滾裝貨船上安裝表面積100平方米的翼帆，以在實(shí)際航行條件下進(jìn)行技術(shù)測(cè)試。2022年底，安裝工作在西班牙開(kāi)始進(jìn)行。“MN Pelican”號(hào)長(zhǎng)156米，載重約8800噸，建于1999年，目前租給Brittany Ferries公司運(yùn)營(yíng)，每周固定在英國(guó)的普爾和西班牙的畢爾巴鄂之間航行。挪威船級(jí)社也已向米其林集團(tuán)頒發(fā)了WISAMO翼帆系統(tǒng)的原則性認(rèn)可(AiP)證書(shū)。
五、預(yù)計(jì)2030年全球航運(yùn)業(yè)脫碳減排投資規(guī)模達(dá)3500億美元
全球航運(yùn)業(yè)由傳統(tǒng)燃油向綠色低碳新能源轉(zhuǎn)型是一項(xiàng)漫長(zhǎng)、龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要大量的資金投入。根據(jù)世界銀行(The World Bank)的預(yù)測(cè)，零碳燃料的廣泛運(yùn)用將為船舶新能源市場(chǎng)帶來(lái)超過(guò)1萬(wàn)億美元的融資需求。
渣打銀行(Standard Chartered)于2021年4月在新加坡舉行的Marine Money會(huì)議上表示：為實(shí)現(xiàn)2030年的航運(yùn)業(yè)脫碳減排目標(biāo)，全球需投入3500億美元資金;要實(shí)現(xiàn)2050年脫碳減排目標(biāo)，需投入1.4萬(wàn)億美元至1.5萬(wàn)億美元資金。
全球航運(yùn)業(yè)為脫碳減排目標(biāo)而投入的資金中，預(yù)計(jì)87%是陸上的投資，例如生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、給船舶加注低碳或零碳燃料的相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施。其余13%的投資與船舶直接相關(guān)，例如新建船舶的低碳燃料主機(jī)以及船上燃料存儲(chǔ)設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)、舊船的改造、船舶技術(shù)升級(jí)迭代、低碳燃料效率和包括航速管理在內(nèi)的運(yùn)營(yíng)改進(jìn)。
六、結(jié)論
整體來(lái)看，全球航運(yùn)業(yè)關(guān)于船舶的主動(dòng)力能源，在2021年之前LNG作為替代燃料是主流觀點(diǎn)，呼聲比較高;而最近三年，自2021年開(kāi)始，LNG的聲音有所減弱，取而代之的是更加傾向于以甲醇作為新的替代燃料。氨和氫屬于零碳能源、純綠色能源，作為船用備選替代燃料被普遍看好，但目前還在實(shí)驗(yàn)和測(cè)試階段，距離出現(xiàn)大批量實(shí)船訂單還需要一段時(shí)間。電能作為船舶的主動(dòng)力能源，目前主要還是應(yīng)用在短航距的小型船舶上，以沿海和內(nèi)河船舶為主。風(fēng)能作為船舶輔助動(dòng)力，已在全球范圍內(nèi)獲得越來(lái)越多的落地應(yīng)用，特別是在歐洲已有相當(dāng)數(shù)量的實(shí)船安裝范例。
世界在改變，清潔能源船舶占比正在提高。截止2021年11月，以總噸計(jì)，全球現(xiàn)有船隊(duì)中約4.2%的船舶使用清潔燃料;在手持船隊(duì)訂單中的占比已達(dá)到34%。全球手持船隊(duì)訂單中的清潔燃料船舶共計(jì)約有800艘，其中LNG燃料船舶占比68%，電池動(dòng)力船舶占比14%，LPG船舶占比12%，其他類型的清潔燃料船舶占比6%。使用綠色低碳清潔能源的船舶在全球手持船隊(duì)訂單中的占比已在三分之一以上，這是一個(gè)讓人倍感欣慰的數(shù)據(jù)。說(shuō)明綠色清潔能源已是業(yè)界很多船東共同的理念。但是還有三分之二的在建船舶以及95.8%的現(xiàn)有船舶仍在使用傳統(tǒng)燃料，因此全球航運(yùn)業(yè)的綠色低碳之路依然任重而道遠(yuǎn)。
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