船舶設計中節(jié)能減排技術的應用

洪敏

摘 要：隨著經濟的發(fā)展，我國國際貿易地位不斷提高，海上運輸占世界國際貿易量的95% 以上。船的動力裝置，對于整個船來說非常重要，在動力裝置系統(tǒng)中，柴油機可以提供動力，但柴油機的熱利用率比較低，會產生一些對環(huán)境不利的廢棄物，對環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有很大的影響，所以要提高柴油機的燃燒利用率，提高船舶動力裝置系統(tǒng)的效率，進行節(jié)能減排，提高整體的效率，促進環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：船舶設計;節(jié)能減排;應用

0 前言

時代在快速的發(fā)展與進步，船舶的節(jié)能減排技術也需要創(chuàng)新，為環(huán)境發(fā)展做出一定的貢獻。未來節(jié)能、減排、高效將是任何產業(yè)發(fā)展的主流，同樣也是發(fā)展的方向與目標，想要從根本上實現(xiàn)其創(chuàng)新與再造，需要措施進行提升，需要時間逐漸發(fā)展。

1 船舶節(jié)能減排技術發(fā)展的必要性

在我國的進出口貨物中，有很多都是通過海上運輸?shù)?，船舶的耗能量是十分大的，一定要對它進行節(jié)能減排的改造，并且還要保護環(huán)境，節(jié)約資源，勇于創(chuàng)新。

1.1 相關經濟的影響

船舶動力裝置節(jié)能減排技術不僅需要專業(yè)的人才，還必須要有大量的資金，但是現(xiàn)在有一些地方的政府對于節(jié)能型船舶還不是特別重視，認識并不是特別全面，在資金方面也沒有充足的支持，有一些人對于保護環(huán)境的意識還不夠高，所以要加大宣傳力度來提高人們的環(huán)保意識，節(jié)能型船舶也需要宣傳，讓人們了解到節(jié)能降低能耗的船舶是非常重要的。和一般普通的船舶來比，節(jié)能型的船舶造價比較高，有很多的人都會選擇造價低的，但是這并不是長遠的發(fā)展。我國現(xiàn)在的航道有一半的行道，機械化程度比較低，技術條件也差，

這些問題的存在，也影響了節(jié)能型船舶的發(fā)展。

1.2 船舶行業(yè)對海洋及全球溫室效應的影響巨大

船舶的耗能量是十分大的，一定要對它進行節(jié)能減排的改造，并且還要保護環(huán)境，節(jié)約資源。有研究表明，國際的航運對環(huán)境會有很大的影響，會產生很多的二氧化碳，還會排放一些有毒的氣體，不僅污染空氣環(huán)境，還影響了海洋的環(huán)境。船舶動力系統(tǒng)的開發(fā)和應用，要和時代的潮流聯(lián)系起來，使用節(jié)能減排的裝置，讓環(huán)境得到可持續(xù)的發(fā)展，高效利用能源，讓船舶的動力裝置系統(tǒng)得到創(chuàng)新。近幾年全球的能源危機和燃燒成本都在不斷上升，燃料需求量非常大，一艘船舶在節(jié)能技術上進步，比如說在設計船舶的時候可以將能源消費優(yōu)化設計，合理地選擇柴油機和電廠，減少船舶的阻力，提高效率。在平時的時候要加強對于船舶的維修管理，保證柴油機和其它的動力裝置設備運行良好。

2 船舶設計中節(jié)能減排技術的創(chuàng)新與應用

2.1 提高研究者的專業(yè)素質

船舶動力裝置的節(jié)能減排創(chuàng)新需要廣大應用者及使用者提供更多的建議，然而，在發(fā)展中，研究者對船舶動力裝置本身的前沿信息了解過少，對于動力裝置更新再造的方式與信息了解不多，這將是發(fā)展動力裝置節(jié)能減排路程的一大障礙，實現(xiàn)高效能節(jié)能減排，促進動力裝置的更新再造需要廣大人員的參與配合，需要更多的研究者通過培訓或者講座，甚至是對國際前沿信息的瀏覽了解掌握更多的動態(tài)，從而促進船舶動力裝置的設計與研究，實現(xiàn)船舶動力裝置的發(fā)展，促進環(huán)境的可持續(xù)。

2.2 動力及生產模式的節(jié)能化

船舶依靠電能來驅動艦船運動的推進方式，應用至今已有 160 余年的歷史。早期技術條件下的電力推進裝置由于增多了能量轉換環(huán)節(jié)，帶來了設備昂貴、傳動效率低、維護保養(yǎng)工作量大等一系列缺點，故船舶電力推進應用在很長一段時間里并沒有得到廣泛應用。隨著“限硫令”實施和鋰電池技術與岸電設施的發(fā)展，電能作為清潔能源，現(xiàn)已成為船舶動力行業(yè)的熱點之一。電動船舶具有噪音小，碳、硫等廢氣污染物及 PM2.5 顆粒實現(xiàn)零排放等優(yōu)點。但純電動船舶的續(xù)航能力較差、充電時間較長，且改造成本較高，比較適用于區(qū)域性游覽船、輪渡、公務船和航程短噸位較小的貨船。

生產模式主要是就動力裝置的生產而言，主要就生產中的設計而言，生產設計與生產過程是從源頭上就船舶動力裝置而談論的。生產模式雖然不是直接對動力裝置本身而言，卻是間接提高裝置生產效率，保證裝置質量的途徑，從而促進裝置的更新創(chuàng)造與節(jié)能高效性。

2.3 船舶節(jié)能減排技術的應用

一是太陽能。由于太陽能是清潔能源且可再生，是船舶節(jié)能減排的重要方向。目前為止，可將光熱轉換和光伏技術投入船舶使用。光熱轉換，即通過太陽輻射能加熱物體獲得熱能，進而朝著太陽能熱發(fā)電方面發(fā)展;光伏技術，即利用半導體材料的光伏效應來進行光電轉換，直接通過太陽能將太陽輻射能轉換為電能。相比于光伏技術，光熱技術的可行性不是很高，因而光伏技術成為船舶節(jié)能減排的一個重要技術。

二是風帆助航。2007 年，全球首艘用巨型風箏提供輔助動力的貨船“白鯨天帆”號在德國亮相，其耗油量減少了 10%～35%。隨著我國對帆翼理論的研究突破，風帆助航技術受到越來越多學者的研究，推出了多種助航系統(tǒng)。不同的船型需根據(jù)實際情況選擇合適的風帆系統(tǒng)，既節(jié)約能源，又減少污染。由于風能穩(wěn)定性較差，在風帆助航船上，應附加其他節(jié)能措施，綜合提高船舶節(jié)能效果。三是海洋能。海洋除了為人類提供石油、可燃冰等礦產資源，還蘊藏著一種能源——海洋能。海洋能和太陽能類似，是清潔能源且可再生，主要包括潮汐能、波浪能等。利用一定的方法，將海洋能等短周期波轉換為電能，供海岸燈塔和導航用電。目前，發(fā)展海洋能是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要舉措。

伴隨著石油消耗日漸枯竭，如何實現(xiàn)航運業(yè)的可持續(xù)發(fā)展成為迫在眉睫的事情。我國現(xiàn)有船舶主要以柴油為動力，燃料消耗高，廢氣排量大，既增加運輸成本，又污染環(huán)境。目前，綠色能源在船舶領域的應用范圍而言，主要有LNG 動力，純電力推進 / 港口岸電和風帆輔助推進等形式。LNG 作為清潔型能源，大幅度降低氮氧化合物和二氧化碳的排放，杜絕了硫化物的微小顆粒等其他有害物的排放。

2.4 更新船舶動力裝置生產的模式

生產模式主要是就動力裝置的生產而言，主要就生產中的設計而言，生產設計與生產過程是從源頭上就船舶動力裝置而談論的。生產模式雖然不是直接對動力裝置本身而言，卻是間接提高裝置生產效率，保證裝置質量的途徑，從而促進裝置的更新創(chuàng)造與節(jié)能高效性。無論通過哪種措施提升船舶的節(jié)能減排效能都是未來發(fā)展的趨勢，都是時代發(fā)展的必備過程，隨著科技的推進，人工智能與大數(shù)據(jù)也將會應用于此，從而促進其發(fā)展。

2.5 對于廢熱回收以及廢氣的處理

對于船舶的節(jié)能減排來講，進行廢熱回收以及廢氣處理也是其節(jié)能降耗措施的有效手段之一。在船舶的運行過程中，船舶燃油消耗的過程中會有熱量的產生，但是其中有差不多一半的熱量都是以廢氣熱輻射等形式浪費掉。

3 結束語

船舶對海洋產業(yè)的發(fā)展來說非常重要，而且船舶的用處也是非常多的，可以用來捕撈、運輸?shù)?。傳統(tǒng)的船舶動力裝置已經不再適合時代的發(fā)展了，現(xiàn)在我們研究的是船舶動力裝置節(jié)能減排，做好動力裝置系統(tǒng)的開發(fā)和應用，節(jié)約資源，保護環(huán)境，這樣環(huán)境才能夠可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

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