為響應海事組織減少溫室氣體排放的戰略,日本大島造船和挪威船級社簽署了一項長期戰略合作協議,共同研究和開發新的散裝貨船設計。第一個設計是“大島超高2030”,將能效設計指數(EEDI)降低了50%。與Wartslia技術集團共同開發,于2019年奧斯陸海事展期間推出。
零排放情景
以2008為基準,海事組織的戰略目標是在2050年將航運溫室氣體排放總量減少至少50%,并將平均碳強度或每噸二氧化碳在2030年至少減少40%,而目標是在2050年減少70%。2050年以后,IMO的最終愿景是盡快在本世紀內逐步淘汰溫室氣體排放。
“為了幫助該行業實現海事組織制定的雄心勃勃的溫室氣體減排目標,該行業需要齊心協力推進船舶設計。這種設計使同類船舶的EEDI減半,為低排放的散貨船制定了新的標準,”DNV GL的銷售和市場總監Trond Hodne說。
大島和DNV GL之間的戰略合作將持續到2030年,致力于實現國際海事組織的零排放設想,每年都有聯合工業項目,屆時將邀請其他合作伙伴加入。
今天滿足明天的要求
ULTRAMAX 2030的設計最大限度地提高操作性能,同時利用LNG作為燃料,優化船體形狀和硬帆產生額外的推進最小化排放。此外,該設計還采用太陽能電池板和電池來覆蓋候機和港口運營期間的酒店負荷。在新設計中引入的選項陣列包括帶有電池組的軸發電機和兩種不同的主發動機替代方案。第一個發動機選項是高壓二沖程雙燃料發動機,而第二個選項是四沖程雙燃料發動機。
根據主要船東、船隊概況研究和自動識別系統(AIS)對貿易、港口、加油和貨物的分析,40%的主要ULTRAMAX港口已經提供了對LNG碼頭的訪問,更多的是在規劃和建造階段。全世界的操作是使用LNG推進的深海船舶的最終要求,目前的可用性允許用Osima Ultramax 2030設計來裝填一個2000立方米的LNG儲罐,提供13600海里的航程范圍。這足以涵蓋新加坡到南非往返的主要全球貿易格局。
一個典型的ULTRAMAX只花費超過50%的時間在航行模式,而其余的花費在等待或裝載/卸載。只有百分之二的主要ULTRAMAX端口的可用岸電功率水平估計。
考慮到這一點,特別關注在等待和減少港口的排放,以減少整體的環境足跡,而不僅僅是在航行時。
太陽的力量
UltraMax 2030設計的太陽能電池板安裝在艙蓋頂部,在日照時間內將產生高達88千瓦時的電量,其余42千瓦時由電池供電。這涵蓋了預期的消費高度優化的居住區域負荷只有130 kWe在“生態模式”在等待時間。
總的太陽能電池板面積約1500平方米,包括所有艙蓋表面。在白天的88千瓦/天的輸出將提供每年節省約67000美元,包括燃料和維護發電機組。太陽能電池板和電池的回收期預計在10年左右。
晚上,在電池放電之前,可以使用電池電源3小時。每當需要充電時,柴油發電機組將在最佳發動機負荷下運行,以對電池充電并覆蓋酒店負載。要使電池充滿電大約需要一個小時。
航海儲蓄
玻璃纖維增強塑料硬帆產生額外的推力來補充推進力。帆自動旋轉到最佳迎角,以最大限度地響應于變化的風力條件的推力。硬帆系統由大島造船公司和三井O.S.K.公司聯合開發。
帆高60米,設計滿足海上人命安全(SOLAS)能見度要求。帆將在不利的風條件下和裝卸期間折疊。Osima與東京大學一起使用計算流體動力學(CFD)分析,使用選定的氣象數據在北太平洋一年。預計使用帆船可節省10%的燃油。每年節省燃料的基礎上目前的運行概況估計為130000美元。
能效設計指標(EEDI)
EEDI是一種設計指標,指示船舶在每噸英里的CO2中以特定的吃水速度和速度。新船的EEDI旨在促進使用更節能和污染更少的設備和發動機。EEDI要求于2011年作為《防污公約》附件六的修正案獲得通過,并于2013年生效。
EEDI的最低能效水平將每五年遞增一次,目的是刺激從其設計階段影響船舶燃料效率的所有部件的持續創新和技術發展。具體船舶設計的技術選擇由業界決定。只要達到所需的能源效率水平,船舶設計師和建造商就可以自由使用最具成本效益的解決方案,使船舶符合規定。
EEDI涵蓋了世界商船隊中最大和最耗能的部分。這意味著,負責國際航運約85%的二氧化碳排放的船舶被納入國際監管制度,根據IMO.。
一起創造更美好的未來
ULTAMAX 2030項目的另一個目標是創建一個新的標準,最大化業主的投資回報率。一個關鍵目標是通過應用現有技術盡量減少溫室氣體排放。
“我們的智能海洋倡議強調了各利益相關者之間的合作,這個項目是這樣的合作是多么有效的一個最好的例子,”Stein Thorsager說。
“設計是基于該類型散貨船實際運營中的記錄的操作數據,并采用了液化天然氣驅動的雙燃料主發動機作為兩個引擎選項之一,連接到一個動力輸出(軸)軸發電機和可控螺距螺旋槳(CPP)。
結果表明,在效率和可持續性方面,所有的設計都優于現有設計。大島造船公司總裁平田愛一(eiichi hiraga)說:“通過Wartslia和DNVGL的合作和倡議,提高了效率,改善了環境性能。
大島單方面不可能出現這種新的創新設計,包括優化推進、儲能和太陽能電池板。它代表未來的解決方案,使散貨船東能夠遵守立法,同時也降低運營成本?!?/p>
滿足這些雄心勃勃的目標將需要重大的技術開發,既是大島的挑戰,也是干散貨市場的領先設計師和船廠,而世界上最大的船級社DNV GL愿意接受。Trond Hodne總結道:“我們的公司在相關的專業領域中有著相當大的互補性知識,這是一項雄心勃勃的發展所必需的?!?/p>