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效率新浪潮

海運是最環(huán)保的長(cháng)途貨運方式。全球的這些船舶的推進(jìn)系統很快將變得更加高效。

丹麥海運公司馬士基和韓國造船廠(chǎng)大宇公司正在韓國聯(lián)合建造最大的船舶。這些龐然大物般的運載工具長(cháng)400米、寬59米、高73米。這些如海上巨獸的龐大船體可以容納一個(gè)籃球場(chǎng)加一個(gè)橄欖球場(chǎng)再加一個(gè)冰上曲棍球場(chǎng)，并且每個(gè)球場(chǎng)都能配備數千個(gè)觀(guān)眾坐席。每艘船都能運載多達1.8萬(wàn)個(gè)標準集裝箱——比當前正在服役中的最大集裝箱船“Emma Maersk號”的額定載重噸位增加16%。據馬士基公司稱(chēng)，一艘這種新建船舶能夠運輸1.11億雙膠底帆布鞋，足以讓所有墨西哥人每人一雙。

這艘達到了新的“3E”（經(jīng)濟、能源、環(huán)境）等級的船舶不只是在尺寸方面樹(shù)立了標桿，它們也是能效和環(huán)境友好性能方面的楷模。為了實(shí)現這一點(diǎn)，工程師特別在推進(jìn)系統上付出了大量心血。西門(mén)子的船舶工程師Kay Tigges表示，“海運船舶的最大一部分成本源自燃油消耗。”譬如，“Emma Maersk號”滿(mǎn)載航行一小時(shí)消耗約1.4萬(wàn)升重油，并向大氣排放超過(guò)40噸二氧化碳——比德國一個(gè)5人家庭一年排放的二氧化碳還要多。因此，任何一點(diǎn)節省都能很快從船運公司預算和環(huán)境兩方面取得回報。

因此，3E級船舶將配備更加高效的推進(jìn)系統。西門(mén)子為這種推進(jìn)系統提供了關(guān)鍵組件。兩臺總輸出功率達8.6萬(wàn)馬力的重油引擎將為船上的兩只分別直徑10米、重70噸的螺旋槳提供動(dòng)力。這些引擎的運行速度比其他船舶推進(jìn)系統更慢，沖程更長(cháng)；換句話(huà)說(shuō)，活塞在汽缸內的運動(dòng)距離更遠。這將燃油消耗量降低了2%到4%。不過(guò)，還可以進(jìn)一步提高引擎效率。Tigges說(shuō)：“如今，燃燒過(guò)程釋放的能量有大約一半以廢熱的形式被浪費。因此，在3E級船舶中，我們安裝了一個(gè)特殊系統，用于將這些廢熱轉換為電能。我們已經(jīng)將該系統用在其他船舶中。”

這樣一來(lái)，引擎產(chǎn)生的滾燙的廢氣再也不會(huì )被直接排放到大氣中，而是被用于加熱水，產(chǎn)生水蒸氣，以推動(dòng)蒸汽輪機和發(fā)電機。因為船上有了這種能量回收發(fā)電，所以不必再輔助配備柴油發(fā)動(dòng)機。得益于此，3E級船舶每年最多可發(fā)電2.5萬(wàn)度。但是，在遠洋船舶上，需要用電的不只是船載電子裝置；運輸的貨物本身也需要用電，因為許多集裝箱都必須制冷。

3E級貨運船代表著(zhù)更好的經(jīng)濟效益、更低的能耗和致力于環(huán)保的努力。

西門(mén)子工程師在兩個(gè)傳動(dòng)軸上都安裝了具備電機功能的發(fā)電機。當船舶的用電量低于發(fā)電機生產(chǎn)的電量之際，便是這些設備大展拳腳之時(shí)。在這些情況下，額外的電量可被用于提升推進(jìn)力。在理想狀況下，可以額外向兩個(gè)傳動(dòng)軸提供總共高達6,000千瓦的動(dòng)力，同時(shí)保持相同水平的油耗。安裝在傳動(dòng)軸上的具備電機功能的發(fā)電機也能發(fā)電。為了做到這一點(diǎn)，該系統將從電機模式切換至發(fā)電機模式，將傳動(dòng)軸在運動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)能轉換為電能。在集裝箱船上，這種情況會(huì )有規律地出現。Tigges說(shuō)：“汽輪發(fā)電機不能滿(mǎn)足冷藏式集裝箱的用電需求，這是常有之事。在氣候溫暖的地區，冷藏系統用電水平在8000至1.1萬(wàn)千瓦之間。”——這等于兩臺大型風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率。Tigges透露，西門(mén)子提供的系統將燃油消耗量降低了12%以上，從而減少了溫室氣體排放量。Tigges表示，“就亞歐航線(xiàn)而言，拜西門(mén)子系統所賜，這種超級貨船的每集裝箱二氧化碳排量將比行業(yè)均值低50%。”

會(huì )學(xué)習的船舶。為了改善馬士基公司船隊的能源平衡，新船上還會(huì )安裝一個(gè)西門(mén)子數字效率管理器。該系統已經(jīng)在幾艘船舶上運行。它可以評價(jià)多達1萬(wàn)項功能輸出的信息——譬如，評價(jià)諸如推進(jìn)系統的當前燃油消耗和能耗情況等信息。它也收集關(guān)于船舶的水平位勢、舵位和天氣等的數據。必要時(shí)，可以逐秒測量這些值。Tigges說(shuō)：“我們的解決方案是一個(gè)開(kāi)放式系統。就像智能電話(huà)一樣，眾多不同的供應商可以為該平臺開(kāi)發(fā)應用，對該系統中的所有數據加以利用。譬如，某個(gè)應用程序可以根據船舶數據和天氣數據建議航線(xiàn)，或者它可以針對當前情形建議水平位勢。”

數據也可以通過(guò)衛星傳送至船運公司，以實(shí)現高效的船隊計劃。Tigges補充道，“配備了數字效率管理器的船舶可以相互學(xué)習。此外，船長(cháng)之間也存在競爭，因為船運公司可以看出哪一位船長(cháng)的運行方式最經(jīng)濟劃算。如果以方式利用該系統，還可以將運行成本再降低2%到3%。”

效率提升將為船運公司帶來(lái)回報，其本身對保護環(huán)境也非常重要。譬如，在2011年開(kāi)展的一項研究中，國際海事組織（IMO）得出的結論是，2007年國際海運排放的二氧化碳總量達8.7億噸。這個(gè)數字超過(guò)了德國的年均排放量，占全球總排放量的2.7%。因此，盡管就每噸每公里的溫室氣體排放量而言，海運是最環(huán)保的長(cháng)途貨運方式，效率提升依然十分迫切。馬士基公司稱(chēng)，采用新的集裝箱船來(lái)運輸貨物，每噸貨物每公里的二氧化碳排放量?jì)H為3克。相比之下，據馬士基公司提供的數據，卡車(chē)運輸每噸貨物每公里排放的二氧化碳為47克，空運的相應排量為560克。