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    觀點|旋筒風帆讓減排變得簡單
    來源:趙博 中國船檢     日期:2023-04-13    字體:【大】【中】【小】
    截至2023年2月,已有14桅由挪世航力設計的旋筒風帆安裝在8艘船上,船型包括油船、散貨船、滾裝船和客船。盡管市場上也有其它相關技術,但從現代船舶風能輔助推進市場占有率來看,擁有成熟技術的挪世航力是行業領先者。近日,本刊記者采訪了挪世航力(Norsepower)首席執行官兼合伙人Tuomas Riski先生。

    :如今,很多船型都在采用貴公司設計的旋筒風帆,請你詳細談談在為不同類型船舶設計風帆時,分析和規劃是個怎樣的復雜過程。

    :挪世航力設計的旋筒風帆適用于散貨船、油船、滾裝船、渡輪、液化天然氣(LNG)運輸船、客貨滾裝船、客船。

    我們的項目服務涵蓋從案例研究準備到風帆交付的所有階段,每項都會考慮客戶需求和偏好——從客戶船舶、航行時間表、海上航行時間比、航行位置及區域風向、風度開始設計流程,基于已有技術和風力數據,為潛在船舶和路線選擇提供建議。同時,我們會對已裝風帆的船舶進行案例研究,對燃料節省、排放減少和投資回收期進行估算。我們也有標準產品,可根據客戶要求,按照不同船舶類型和尺寸進行方案設計。

    我們為“Timberwolf”輪(原“Pelican”輪)安裝了兩桅旋筒風帆,并在海上進行了測試和數據分析。相關船級社進行的獨立測量表明,該油船在第一年就節省約8.2%的燃油,預計裝有相同數量旋筒風帆的油船在常規航線航行的年均燃料減少量為7%~10%。油船特別適用于安裝旋筒風帆的原因在于其可利用的甲板空間充裕,且油船一般都是遠洋運輸,航線上的風資源也很好。

    對于油船,風帆設備需要采用防爆設計。我們有一種按防爆標準設計和制造的旋筒風帆,具有適用于油船的ATEX認證(歐洲委員會采用的“潛在爆炸環境用設備及保護系統”<94/9/EC>指令)。我們的風帆機械構造是目前市場上唯一可在相關易燃易爆區安裝的。

    我們還有一種帶傾收功能的旋筒風帆,可以傾收平置,以便某些船型裝卸作業,并滿足其航線對空高的限制。安裝在“SC Connector”輪上的帆是世界上第一臺可傾收的旋筒風帆,這樣的設計能使船舶安全通過橋梁限高點。

    旋筒風帆也完全適用于二氧化碳運輸船和LNG運輸船。我們已與大連船舶重工集團有限公司(簡稱大船集團)簽訂合同,在兩艘新建液態二氧化碳運輸船上各安裝一桅旋筒風帆。這兩艘船的主燃料為LNG,輔以風力推進系統,每艘配備一桅高28米、直徑4米的帆(具有ATEX認證),估計每艘船的燃料消耗和二氧化碳排放量減少約5%。

    旋筒風帆的材質基本相同,但根據不同船型和要求會有些許細節差異,例如有防爆特性的帆所采用的涂裝可能會有不同,產品尺寸也會根據適配客戶的船型和項目具體要求而設計。

    :為了讓運營商的工作更加智能化且減排更具可持續性,或者說為了實現更有規模效益的航運減排,還需要在哪些方面進行全方位審視?

    :航運業正在迅速轉型,如今建造的新船都要在2050年前以更高的能效運行。業內都在尋求已經被實船驗證過的用于減少能耗和相關成本,以及降低排放的能效解決方案。隨著燃料價格上漲和碳稅開征,新建船舶盡可能高能效對于船舶長期成功商業運營至關重要。最大化節省燃料和減少排放,實際上是運營策略、優化設計和清潔技術的綜合結果。

    以“SC Connector”輪為例,船長和船員在計劃航行時可利用風力預報來增加該技術已經產生的燃料節省,而且該船還具有多種清潔技術(包括電池系統和風帆輔助系統),它們的協同工作可以實現船舶最佳性能。再以上述兩艘新建液態二氧化碳運輸船為例,我們的設備聯合一套空氣潤滑系統及其它先進的清潔技術之后,可確保船舶盡可能地實現低碳運營。

    通過對復合技術的綜合運用,運營商在提高效率和盈利能力方面將具有巨大優勢。旋筒風帆技術可以很容易地兼容到一個復合技術體系中,使之與其它提升效率的措施相結合。對于運營商來說,沒有時間一次次安裝清潔技術,更廣闊的視野將減少更多排放并增加投資回報。

    我們需要挑戰圍繞對能源效率和清潔技術投資的傳統思維,將風力推進技術與其它清潔技術(如優化的螺旋槳技術、動力輸出和輸入系統、航程優化軟件系統)相結合,為船舶提供實際減排價值。

    :說到航程優化軟件系統,貴公司已與海事軟件服務及數據分析提供商NAPA合作,共同研究組合使用雙方技術的減排解決方案。為什么航程優化軟件或數字化對于選擇采用清潔能源技術的船東來說非常重要?

    :近年來,業界對于減少碳足跡的需求進一步增長。這種需求也促進了船舶技術發展(即提升整體能源使用效率)和船舶運營發展(即如何最有效地激發并利用船舶減排潛力)。這些發展連同不斷上漲的燃料價格,讓人們對在航運中使用風力推進產生了新的興趣。

    風力推進已被證明可為商船節省大量燃料,傳統貨船風力推進的典型節能潛力為5%~25%。航次優化和天氣路線優化也被證明可以產生類似效果,燃料節省大約為15%。風是一種間歇性能源,經常與浪一起出現,這使得風力推進設計要與天氣路線結合考慮。有一篇論文通過詳細的模擬研究了如何通過與最先進的航行優化軟件結合來進一步提高風力推進的燃料節約潛力。案例研究表明,使用航程優化,風力推進的節能潛力可以增加一倍以上。

    鑒于此,挪世航力與NAPA簽署正式協議。NAPA航程優化軟件(NAPA Voyage Optimization)作為一個選項包含在我們所有的解決方案中。由于這項合作適用于改裝船和新造船,船東因此能夠最大限度地節省燃料、減少排放。與單獨使用這兩種技術中的任何一種相比,航程優化和風力推進的結合方案為提高船舶性能提供了更多潛力——該軟件考慮到整個航程中的天氣條件,以及每艘船的設計概況和運營要求,可為船舶確定最佳航行計劃、最大限度地節省能源。

    :為一艘船舶安裝旋筒風帆的話,大概需要多久才能完成?對施工船廠和干船塢有相應要求嗎?

    :旋筒風帆安裝到船舶甲板需要一個基座?;鶎L力推進產生的載荷傳遞到船體?;惭b需入塢完成,鋼結構修改和安裝可以在7~14天內完成,如有必要,也可在航行期間(在船上)進行一部分工 。帆的安裝可以在舾裝碼頭完成。這是一個相當快的操作,典型安裝時間為每桅6~10小時。

    當船舶在維護碼頭時,最便于安裝自動化系統組件 (如傳感器,控制和監視面板),以及電力和自動化系統電纜。如果維護對接周期短,在船舶運行期間也可以完成部分工作。這項工作大概需要1~3周時間。

    固定式基座的制造和船上實際安裝通常由船東/船廠負責,基座技術規范由挪世航力提供。

    :貴公司設計的旋筒風帆被認為是一項有吸引力的資產,因為在提供亮眼的減排效果同時,這項技術保證船舶完全符合相關監管要求。這項技術對相關能效指數的優化到底有多少?

    :船東安裝旋筒風帆能獲得可觀的經濟回報,降低排放相關成本(如碳稅支付和昂貴的替代燃料),之后的合規效果也清晰可見。

    為了實現國際海事組織(IMO)提出的2030年和2050年碳減排目標及業界描繪的零碳航運圖景,船東對旋筒風帆的投資可行。在IMO MEPC.1/Circ.815條款中,旋筒風帆技術被列為B.2類創新技術。根據統計數據,每特定載重噸和參考速度(Vref)下,合適的旋筒風帆布置和船舶最佳配置能使船舶能效設計指數(EEDI)優化20%?!秶H防止船舶造成污染公約》(MARPOL)附件六修正案要求超過400總噸的船舶必須在2023年1月1日后進行首次檢驗,依據船舶類型和尺度計算現有船舶能效指數(EEXI)。目前,許多船舶將被迫減速航行并采取額外措施來實現EEXI合規,旋筒風帆可以通過快速改裝方案緩解主機功率限制壓力,并支持現有船舶達到EEXI的技術合規。

    在現有安裝案例上進行的大量測量項目證明了旋筒風帆的運行性能,當與天氣路線、航程優化和集成電源管理系統結合時,旋筒風帆可以顯著減少任何與航程(滿載或壓載)相關的碳足跡。


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