谈新能源在船舶上应用的现状和展望

谈新能源在船舶上应用的现状和展望

作者：陈明志

来源：《珠江水运》2013年第13期

摘要：全球性的能源危机，新能源的开发和利用，是未来人类社会发展进程中需要面对和解决的重要问题之一。在船舶上如何应用新能源代替老式的能源，同样是未来船舶发展的首要课题和必然趋势。本文主要阐述新能源在船舶上应用的优势和特点，以及新能源在船舶取得的成就和展望。

关键词：新能源船舶发展应用

1.前言

虽然人类已经发现和发明许多新能源，这些新能源主要有：风能，太阳能，水能，地热能，核能，生物质能等多种形式的能源，但大部分新能源还没有被广泛的使用，许多新能源还处在研究和开发阶段，船舶行业同样需要面对着这一问题。事实上新能源的发展和利用将是人类社会和船舶行业发展主要依靠的支柱。

2.新能源的特点和优势

新能源或复合新能源在船舶上应用有许多独特的特点和优势，这些特点和优势是老式能源无法比拟。

2.1降低造船的成本

使用新能源或复合新型能源，将大大降低造船成本。因为在船舶建造前的初期阶段主要是进行船舶技术准备，包括根据规格书和总布置图及其他方面技术要求设计图纸，确定建造方案。设计图纸主要有船体，轮机，电气，涂装等各专业设计。如果新能源或复合新能源转换成电能，在船舶上使用，我们可以大胆的把电气设计方面分成两大部分，一部分船舶电气设备主要由新型能源或复合新型能源转化成的电能供电，另一部分船舶电气设备主要由发电机供电。在新能源或复合型新能源转化成电能供电的系统有：照明系统，应急照明系统，船舶上船员上生活的电气设备，内通系统，报警系统等。如果把这部分转化的电能再通过逆变，升压，调频或变压器等转换后，它可以用来控制部分电力设备，例如甲板机械，机舱内部分泵蒲设备等。由发电机负责供电的主要设备为船舶上大型的，重要的设备，例如主机，锚机，舵机，首侧推等设备。我们也可以把新能源或复合新能源转换成的电能作为备用主电源或备用应急电源在船上使用。通过上述分类和计算，一艘船舶发电机组容量就可以减少到原来容量的70%或60%。于此同时由于发电机组容量的减少，与之配套的启动系统，管路系统，及配电系统都相应的减少或降低。甚至有的船舶可以达到整船采用新能源或复合新能源转换成的电能，完全替

代发电机组，使整个造船成本相应降低，例如，由长航集团上海宝江实业的“长轮29004囤船”采用风能驱动技术，装备了上海龙泰节能工程有限公司自主设计研发制造的龙泰牌5-2000KW 系列风力发电机应用系统，并圆满运行成功。该船如果采用柴油发电机作为供电系统，设备成本为7.5万元，每年运行成本约13.8万元，柴油按照市场价格7300元/吨计算费用约9.5万元，机油1.8万元，维修保养费用2.5万元，机械师工资4.5万元，如果改为风力发电系统，设备安装费用总计26万元，使用费用每年不到2万元，按照使用20年折旧计算：柴油发电供电系统的费用为240万元，风力发电运行20年费用为80万元。后来在使用中的实践证明该船每年直接节约成本8.7万元，不足三年就可以全部收回成本。按照使用20年计算就可以节约柴油240吨，相当于349.8吨标准煤，直接产生经济效益280万余元。因此受到船东欢迎。

2.2 环保，安全，降低人力，提高船舶利用率

使用新能源或复合新能源转换成的电能，具有无噪音，无污染，清洁的优点。例如，用太阳能电池取代发电机，使光能直接转换成电能。在供电给全船电气设备时，没有很大噪音产生，使船员在船上能有一个安静的工作环境和生活环境。如果采用柴油发电机组供电，那么副机在转动过程中产生很大噪音，影响船员休息和在机舱内工作，时间长了还会影响船员的听力和寿命。同样在船上使用太阳能等新型能源或复合新型能源直接转换成的电能，再把这些电能转换成直流电源和应急直流电源，就可以替换船上经常使用的蓄电池。因为在船上使用蓄电池组做为直流电源或直流应急电源时有许多缺点：

（1）蓄电池在使用和维护过程中会挥发出有一种腐蚀性极强的气体，它会严重腐蚀船上的设备，缩短设备使用寿命，影响设备正常使用，影响工作环境。

（2）蓄电池所挥发出的气体具有比较低的爆炸极限，如果遇到火星或高温的情况下，极易发生爆炸等事故，严重影响船舶安全。

（3）蓄电池在平常需要船员进行维护和保养，例如给蓄电池充电，检查电池液容量，检查蓄电池比重，检查蓄电池接触情况，检查蓄电池外观是否开裂等问题，这样需要耗费一定的人力和物力。

（4）由于蓄电池的特殊性能，因此船上都有专门的蓄电池室。蓄电池室的位置要求比较高，例如需要通风好，空气流通好，周围没有高温或有火星产生的设备等。蓄电池室的配置也要求非常高，例如有专门的防爆性能照明灯具，开关要安装在蓄电池室的外面。通风机为防爆型电机。充电机应该与蓄电池室分开存放。蓄电池需要安放在专门的蓄电池盒内，蓄电池需要通风系统等。如果采用新型能源或复合新型能源转换成的电能，再转换成直流电压将解决蓄电池在使用中存在的不足。这样降低船舶使用过程中成本，提高船舶使用率，又保证船舶安全，解决环境污染的问题。2.3 取之不尽，用之不竭

使用新型能源或复合新型能源具有取之不尽，用之不竭的优点。我们知道发电机组在供电过程中需要副机保持连续运转，在运转中需要不断消耗燃油，滑油等燃料。如果没有这些燃料的供应，副机就无法运转，发电机也就无法供电给全船，导致船舶无法航行和使用。又例如蓄电池在船上使用一定时间后需要重新充电，然后才能继续使用，否则无法继续供电给船上的直流用电设备。蓄电池在使用一定时间后需要更换新的蓄电池，否则达到它的使用寿命，就无法供电给用电设备。而使用太阳能和风能或复合新型能源转换的电能将彻底解决上述设备在使用中存在的不足，只要能的转换设备正常工作，稳定的新型能源或复合新型能源可以保证电源会连续不断的提供给船上使用。2.4应用范围广泛

在船上使用新型能源或复合新型能源可以不受环境条件的限制，随时保证电源的持续供电。例如，在船上使用发电机组对周围环境就有特别要求：如周围环境温度为45摄氏度，纵倾为15度道25度，横倾为15度到25度，相对湿度为60%等。如果超过这些条件的要求，发电机组将无法正常工作。另外，有的发电机组为了解决部分环境的要求，增加一些配置，例如，有的发电机组加装电热器，这样在湿度比较大的情况下可以先给发电机组加热一段时间后再启动发电机，而且加热线路与发电机组的启动线路联锁，这样就影响发电机使用的方便。使用新型能源特别是复合新型能源，除了不受上述环境要求外，还可以根据使用环境的不同而采用不同的形式能源，例如天气晴朗，阳光充足，我们就可以使用太阳能转换为电能的形式；如果天气不好，风比较大时，我们就可以使用风能转换为电能的形式；如果上述天气条件都不具备时，我们可以采用核能或水能的形式转换为电能，保证复合新能源能够充足的随时供电给船上。总之，采用新能源或复合新能源形式，将使人类彻底摆脱客观环境对人类使用能源的约束，使人类更好的在船上生活。例如，在2000年澳大利亚开发出世界上第一艘商用太阳能和风能混合动力双体客船，是一种即可以单独使用太阳能转换为电能的形式，也可以单独使用风能的形式，还可以两种能源复合使用的新型船舶。

3 .结束语

由于船舶的结构复杂，结构有限，如果采用普通的能源转换设备，将影响船舶使用。转换成的电能或动能非常有限，不能满足船舶上更多设备的使用。如何更有效的改进能源转换设备，也是人类正在研究的一个课题，例如在如何利用太阳能方面，甚至有的专家和学者提出采用纳米技术生产能源转换材料，这样可以大大节省能源转换设备使用空间，提高新型能源的利用率；在风能转换形式上进行修改，以保证能更好的转换更多的电能；在利用核能和氢能方面，人类也同样在寻求利用最小的空间，采用更新和更有效的方法和手段转换更多电能。

世界各国都在加强新型能源或复合新型能源在船舶上应用的研究，已经取得了很多成功。虽然目前还有许多不足的地方和困难，但是随着人类的不懈努力，新能源或复合新能源必然在未来船舶上得到广泛应用。另外，新能源或复合新能源在船上的应用，也给世界几大船级社例如：美国船级社，法国船级社，英国船级社，中国船级社等带来革命性的变化，许多新的内容