船舶工程学院
船舶与海洋工程进展
（小论文）
学 号：S311010055
专 业：船舶与海洋结构物设计制造
学生姓名：黄 超
任课教师：任慧龙 教授
2011年12月
低碳经济下的发展绿色船舶的必要性
黄超
哈尔滨工程大学
摘 要：低碳经济下的发展绿色船舶的必要性为应对气候变暖而提出的“低碳经济”发展模式，已经成为全球能源和经济大变革的突出标志，以及主要大国发展经济，应对危机的重要手段。主要国家的工业结构正向符合节能减排和低碳经济的方向发展，各国的节能减排和绿色经济能力将决定其未来的国际竞争能力。低碳经济正处于全球大发展的重要历史时期。 关键词：低碳 节能减排 绿色造船 EEDI 1 低碳背景及趋势
1.1 低碳经济的背景
2009年12月．联合国气候变化大会在哥本哈根召开。各国希望通过倡导发展“低碳经济”来提高自己的竞争力，当前，全球海事业一场没有硝烟的“碳减排”战已打响。低速航行或成航运界的流行趋势航运中的二氧化碳减排问题是在哥本哈根举行的联合国气候变化大会上的重要议题之一．减少与海运相关的排放将极大提升海运作为环境最为友好型运输模式的形象。日前．国际航运商会主席和国际航运联合会主席Spyms M．Polemis表示，“迄今为止．航运已经是碳排放最低的运输方式．它的碳排效率是航空业的1／30．是卡车运输的1／5～1陀。然而．因为我们的行业如此之大．大家都盼望我们能实现更为可观的减排。”对此．全球航运界正在积极思考解决之道。 1.2 发展低碳能源的必然性
(1)我国人均能源资源拥有量不高，探明量仅相当于世界人均水平的51％。这种先天不足再加上后天的粗放利用，客观上要求发展低碳经济。
(2)碳排放总量突出。按照联合国通用的公式计算，碳排放总量实际上是4个因素的乘积：人口数量、人均GDP、单位GDP的能耗量(能源强度)、单位能耗产生的碳排放(碳强度)。我国人口众多，经济增长快速，能源消耗巨大，碳排放总量不可避免地逐年增大，其中还包含着出口产品的大量“内涵能源”。
(3)“锁定效应”的影响。在事物发展过程中，人们对初始路径和规则的选择具有依赖性，一旦作出选择，就很难改弦易辙，以至在演进过程中进入一种类似“锁定”的状态，这种现象简称“锁定效应”。我国在现代化建设的过程中，
需要认清形势，及早筹划，把握好碳预算，避免高碳产业和消费的锁定，努力使整个社会的生产消费系统摆脱对化石能源的过度依赖。
(4)生产的边际成本不断提高。碳减排客观上存在着边际成本与减排难度随减排量增加而增加的趋势。1980--一1999年的19 a间，我国能源强度年均降低了5．22％；而1980～2006年的26a间，能源强度年均降低率为3．9％。两者之差，隐含着边际成本日趋提高的事实。
5)碳排放空间不大。我国在工业化和城市化进程中，碳排放强度偏高，而能源用量还将继续增长，碳排放空间不会很大，应该积极发展低碳经济。由于低碳经济的发展与新技术的应用，使其已经渗透进船舶工业及航运业。
2 世界各国发展绿色船舶
在第15届中国国际海事展上．德国劳氏执行总裁博士称全球所有的大型集装箱运输公司都在考虑把低速航行作为减少船队运力过剩和运营成本的一个方法。他认为．低速航行是实现船舶二氧化碳减排的最显著措施之一．尤其是在集装箱贸易中实施低速航行有助于降低燃料消耗和运营成本．减少维护需求．并进一步达到环保。会议期间．中国中远集团总裁魏家福也呼吁航运联盟的成员响应他提出的“超低减速”计划．此前中远集团旗下的集装箱运输企业中远集运已经与一些船级社合作．在十几艘船舶上进行了减速试验．将船舶的行进速度从24节降低到18节。魏家福表示．通过减速慢行．可以降低燃油成本．并减少二氧化碳排放。据测算。中远集运一年可以节省18万吨燃油．相当于减少54万吨二氧化碳排放．魏家福指出．几年前由于需求旺盛．行业内鼓励的都是快航．但也带来了巨大的浪费．现在把船舶航行速度降下来．不仅可以节能减排．还可以通过增加几艘船的运力投入．以保证每周不变的航次。而瑞典查尔默斯技术大学博士、瑞典水池研究员Kim则从另一个思路提出调整船舶纵倾．是减少现有船队碳排放最简单有效的方法．他经过试验后得出结论．船舶在最佳和最差纵倾状态下航行时功率差别为5％～10％．最高可达20％．这种观点或许也值得航运界作出有益的尝试。
根据国际油轮独立船东协会的研究报告．航运业目前每年要消耗20亿桶燃油．排放超过12亿吨的二氧化碳：约占全球总排放量的6％。在此背景下I造船业面临的挑战也愈加严峻，各国纷纷通过技术创新．研究发展安全、环保、节能的“绿色船舶”。在具体应用方面．日本已研制出全球首艘以太阳能为动力的大型
货船“御夫座领袖”号。日本邮船株式会社的研发人员表示．“御夫座领袖”号货船上的太阳能电池板发电能力很强．即使在阴天．也能产生足够的能量．并且把多出的能量储存下来．等到天完全黑暗的时候．货船可利用储存的那部分能量继续航行。目前，“御夫座领袖”号货船还未安装太阳能蓄电池．因此货船上的太阳能电力暂时只能满足6．9％的照明需求和0．2％。O．3％的动力需求。环保专家表示．如果世界各国能大量使用太阳能货船运送物资．那么每年的温室气体排放量能减少1．4％～1．5％。韩国大型造船企业S7Ⅸ海洋造船日前表示．该公司开发的船舶节能成套技术已经准备接受订单。这项被称为“绿色之梦”的技术采用了一系列绿色技术和绿色理念。最主要的改进之一是船舶推进系统能大幅减少船舶运行中的二氧化碳排放量．最多可节省50％的燃料费用。STx海洋造船认为．采用该成果建造的生态船舶将在未来20年内满足不断完善的环保规范．改写全球造船业的市场格局。美国总统轮船公司也计划在船上推广节能装置的运用．以减少燃油消耗，降低排放。此前，经过一年多的试验．总统轮船在旗下1艘5200TEU集装箱船和1艘26咖U集装箱船的主机和发动机上安装节能装置．取得了明显的节能减排效果。据介绍．该装置主要是通过在燃油中添加高效水乳化剂．提供燃油使用效率．同时降低成本减少排放．我国的中远集团为推行海运环保理念．近期也与澳大利亚环保航海科技公司Solar Sailor合作．计划在散货船上安装由澳大利皿研制的太阳能风帆。Solar Sailor研发的太阳能帆由铝制成．每张高30米．相当于一面波音客机机翼的长度。该帆能够自动侦测风向和太阳光而调整最佳的角度．船舶可借风力推动．预计可节省20％～40％的燃油消耗．同时可为船上设备提供5％的总电力．
3 我国亟待提升产业核心技术
面对困境．中国已经向全世界摆出迎难而上的姿态。目前．中国已经实施大规模的节能减排行动．并作出了2020年前碳减排40％～45％的承诺．在此背景下．我国海事业必须抓紧时间．尽快提升核心技术能力．满足国际公约的低碳技术规范要求．找出最大利润的平衡点．在新一轮国际标准权益竞争中占得一席之地。中国船级社(CCS)总裁李科浚日前表示．中国船级社正在研究并制定与节能减排措施有关的指南、船舶燃油消耗限值标准以及营运船市场准
人燃油消耗限值．建立营运船舶检测体系．实行船舶燃油消耗报告制度(包
括数据库及分析方法)可行性研究．提供船舶建立节能减排体系的技术服务．建立CCS能源效率评估(EEE)认证体系，开展船舶认证服务。目前我国一直在向IM0争取“帮助发展中国家加强减排能力建设”以及“对发展中国家提供技术转让”等立法条款．这些措施将有利于我国在船舶温室气体减排方面的能力提升．同时可以为我国船舶制造和配套产业加大科技研发．掌握核心技术赢得宝贵时间．为国内航运及船舶行业向“低碳”发展模式转型提供空间．进而对我国当前的船舶制造及配套产业形成一定程度上的保护能力。有关业内人士表示．作为一个海运大国．我国有责任也必须适应目前的船舶GHG减排形势．继续强化海运业的能源节约和产业结构优化．坚持推进船舶节能减排措施．大力发展新能源、可再生能源技术和节能新技术．促进碳吸收技术和各种适应性技术的发展．综合控制船舶GHG排放。针对船机减排问题．国内有关专家表示．中国的低速机产业发展迅速，产能正在快速扩张．国际环保法规提醒我们。中国船机行业的发展不能只关注产能．而应更多地去关注船机减排技术研发。
3.1我国如何实现船舶低碳化? (1)船型方面：
船舶表面的阻力决定船舶的速度和燃油的消耗，这告诉我们应该通过减少船舶阻力来控制燃油的消耗，从而达到减排的目的。船舶表面阻力的大小是由船型决定的，所以优良的船型设计可以有效地减小船舶阻力，进而减少燃油的消耗。船舶航行时的阻力主要来自三方面，一是船体与水的摩擦阻力，二是船首劈波斩浪时的兴波阻力，三是空气阻力。对于水中的阻力，船体的流线型设计可以减少水的摩擦阻力；安装球鼻艏则可以减少航行中的兴波阻力。所以在设计船型时要充分考虑流体力学等相关科学原理，在船体流线型设计及安装球鼻艏等方面更加科学有效。对于空气阻力，可以通过把上层建筑布置成狭长形状，减少船体受风面积等方法。
(2)主机方面：
大力开发新型主机，改进主机结构与性能，提高燃油利用率，降低油耗。例如，可以考虑像汽车那样实行混合动力或纯电动船舶，在主机上增加电动马达和电瓶，通过船舶靠岸时给船舶充电，让电能与燃油共同作用于船舶，从而降低油耗。
(3)替代燃料方面：
重油是现有船用燃料中占重要地位一种燃料油，但重油含有大量杂质，燃烧后排放的尾气对环境有着严重的污染。因此，我们应把目光投向其他低污染或无污染燃料，例如天然气、风能、太阳能等。天然气，对内燃机而言是一种很好的燃料，天然气作为船用机器的燃料技术也比较成熟，应着力进行供油系统到天然气系统的技术改造；风能，可以在船上装配风帆系统，利用天然的季风、信风等风力资源，借风力航行；太阳能，在船上装配太阳能转换装置，利用太阳能转换成电能，减少燃油的消耗。
(4)营运措施
燃油消耗和船速成立方关系，据研究表明，船舶速度降低4％将减少尾气的排放量约13％。这表明，降低船速是一种行之有效的减排措施。但是船舶营运人不希望因降低船速而降低营运效率，故我们应通过科学研究在船速和油耗方面找到一个最佳的契合点，在保证船速的同时尽可能地减少尾气排放量。
(5)码头方面：
岸电的使用：每艘船舶都会靠岸，在港期间会通过启动发动机以供工作及生活需要，这样就会造成燃油的消耗，所以我们可以通过在岸上给船舶供电的方法来使船舶靠岸的过程不消耗燃油，从而减少温室气体的排放。据调查，上海港区船舶接用岸电后，船舶污染物的排放量减少92％以上，由此可见船舶接用岸电的重要性。船舶实施岸电技术的关键是对港区码头施行岸电技术的改造，例如接用岸电时要求岸电电制与船电电制尽量保持一致；船舶电力传输方式以低压供电为主等。如果全国港口码头都能成功的进行岸电技术改造，相信会对港口排放控制起到重要作用。此外，提高装载效率来减少船舶在港期2010年度海事管理学术交流会优秀论文集危管与防污间的操作和等待时间也可减少船舶的尾气排放。
(6)市场方法：
征收燃油税和建立温室气体基金：政府可对从事营运的船舶或者公司征收燃油税，现在空中、陆地上的交通工具都已征收燃油税，海运业也应开征。同时可以建立温室气体基金，这样将使得船东或船公司投入更多的精力和资金在船舶减排方面，该基金也可用于其他有利于减排工作的有关方面。
4 结束语
低碳是一个大趋势。低碳是未来经济的主流走向。
顺应潮流，适势而为，是海事人新时代下的指导理念，做好低碳经济下的船舶管理工作，更是新时代海事人的必修课。让海事的明天更美好，让海洋更清洁是我们的历史使命。
参考文献
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