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即插即用：船只的岸邊“插座”

直到最近，停泊在港口的船只都需要利用柴油發(fā)電機來(lái)為船上的電網(wǎng)供電?，F在，西門(mén)子的解決方案能為船只提供岸電。這樣一來(lái)，貨船和游輪就無(wú)需使用自己的發(fā)電機，而這也意味著(zhù)它們在當地將不再產(chǎn)生氣體排放或制造噪音。這個(gè)解決方案的新應用案例位于德國的庫克斯港。它正在幫助一座風(fēng)機制造工廠(chǎng)減少自己的碳排放。

在全球市場(chǎng)中，大約90%的貨物都由船只運輸，而大多數船只都由柴油發(fā)電機提供電力。但是，它們不僅會(huì )在海上產(chǎn)生排放，?？吭诖a頭時(shí)也需要電力。這就是全世界每個(gè)碼頭都在運作船用發(fā)電機的原因——為貨船、游輪或渡船供電。但是，這也導致了大量二氧化碳、氮氧化合物和顆粒物的排放。因此，許多港口運營(yíng)方?jīng)Q定設法消除隨這些供電行為而來(lái)的空氣與噪音污染。此外，越來(lái)越多的航運公司也希望變得更加環(huán)境友好。因此，它們開(kāi)始讓自己的船只使用岸電。

將二氧化碳排放減半

德國漢堡市西部的庫克斯港北海碼頭內的一座新設施就是一個(gè)很好的例子。它于2018年5月25日投運。在這里，船只可以關(guān)閉柴油發(fā)電機并接入由西門(mén)子開(kāi)發(fā)的岸電基礎設施Siharbor來(lái)獲得電力。Siharbor可提供一個(gè)定制的貨船電纜饋線(xiàn)系統，使用來(lái)自公共電網(wǎng)的電力為船只供電。

西門(mén)子的這項技術(shù)已在呂貝克和漢堡阿爾托那應用。它可以避免在當地產(chǎn)生氣體排放和噪音污染。位于庫克斯港的這座設施由當地電力公司EWE Netz GmbH為一個(gè)德國北部的港口基礎設施公司下薩克森州港口公司（NPorts）建設，主要的服務(wù)對象是滾裝船。這類(lèi)船只的貨物通常由專(zhuān)門(mén)的牽引車(chē)直接進(jìn)出貨艙裝卸。

西門(mén)子歌美颯可再生能源公司（西門(mén)子歌美颯）是的風(fēng)電供應商之一。由于公司在庫克森港設施附近建設的風(fēng)機制造工廠(chǎng)近期投運，它將成為這個(gè)系統的主要用戶(hù)。西門(mén)子歌美颯將利用岸電基礎設施為風(fēng)機零件的運輸供電，這些零件將送往它位于英國赫爾的姐妹工廠(chǎng)。

如此一來(lái)，零件運輸帶來(lái)的排放將大大減少。“如果我們假設每條船每周在庫克斯港?？?/span>24小時(shí)，它的柴油發(fā)電機將會(huì )排放高達359噸的二氧化碳。”西門(mén)子負責基礎設施領(lǐng)域的銷(xiāo)售工程師Thomas Kopel表示。“但是，有了岸電，根據能源種類(lèi)的不同，整體二氧化碳排放量會(huì )大大減少。例如，根據歐盟能源組合標準，每條船的二氧化碳排放量大約為170噸，比原來(lái)減少了超過(guò)一半。當然，如果利用可再生能源發(fā)電會(huì )較為理想，那樣二氧化碳排放量將會(huì )降到零。”

為了保持船上設施和高壓交流系統正常運轉，當船只停泊時(shí)，它們依然會(huì )燃燒燃料。因此，漢堡港口需要依靠由Siharbor提供的可持續的電力供應。

低壓轉換器

Siharbor岸電系統的裝機容量為630千瓦。它包含一個(gè)換流站（SIPLINK）和一個(gè)電纜饋線(xiàn)系統。饋線(xiàn)系統還帶有一根可連接船體的傳輸線(xiàn)。供電系統沿碼頭移動(dòng)至目標船，而它的電纜則排布在海堤內一個(gè)覆蓋著(zhù)鋼板的溝渠里。一只機械臂會(huì )將電纜傳遞到船上，然后電纜會(huì )通過(guò)插頭連接至船上電網(wǎng)。

整個(gè)岸邊連接設施都可以從船上遠程遙控，*不需要額外人力。此設施還能根據潮汐情況自動(dòng)調整機械臂的高度以將電纜從合適的高度傳遞到船上。在庫克斯港，根據潮汐的情況和船的負荷水平，這個(gè)高度的差距可達到12米。

由Siharbor轉換的電力可立即被船只使用。當然，這些船只需要和電纜對應的連接方式。連接成功后，公用電網(wǎng)提供的50赫茲電力將轉換為換流站所需的60赫茲的電力。“全球大約有75艘船使用60赫茲的船上電網(wǎng)。”Kopel說(shuō)，“在美國之外，電網(wǎng)通常都以50赫茲的頻率運作。這就是為什么低壓轉換器是我們技術(shù)的核心。”

復雜的系統

“變壓器，轉換器和開(kāi)關(guān)設備，在Siharbor系統里的西門(mén)子技術(shù)是我們的業(yè)務(wù)核心。由于主要組件之間的*聯(lián)動(dòng)，我們可以很好地控制在不同項目中大小不同的技術(shù)風(fēng)險。”負責Siharbor全球業(yè)務(wù)拓展的Knut Marquart表示。

Marquet認為這種系統還未在全球普及的原因有幾點(diǎn)。“除加州以外，目前其他國家或地區都還沒(méi)有制定任何針對岸電基礎設施的政策和規范。但是，此領(lǐng)域前景可期，而我們已經(jīng)通過(guò)*科技占據了一席之地。”

舉例來(lái)說(shuō)，在庫克斯港，安裝Siharbor系統的主要原因是港口運營(yíng)方要求減少船只產(chǎn)生的噪音。在漢堡阿爾托那，Siharbor系統在2016年投運，此后，?？吭诟劭诘挠屋嗛_(kāi)始與之相連。這個(gè)解決方案至今仍是的，僅此一例。AIDA游輪公司發(fā)回的數據顯示，使用Siharbor解決方案后，船只的燃料消耗量大約是1.2噸/小時(shí)。

政經(jīng)兩界的代表為庫克斯港Siharbor岸電基礎設施舉行投運儀式

廣泛的應用

“Siharbor可以滿(mǎn)足來(lái)自港口運營(yíng)方、船主、船塢和供電機構的較廣泛的需求，”Marquart表示。“它可以安裝在每個(gè)港口和每個(gè)錨位上，還可以根據任何船只種類(lèi)的任何電力需求進(jìn)行調節。”

Marquart也發(fā)現了其它領(lǐng)域內的商機。“轉換器、開(kāi)關(guān)和變壓器的組合也適用于許多其它領(lǐng)域內的應用，”他說(shuō)。“從原則上來(lái)講，它在任何需要電網(wǎng)之間相互連接的領(lǐng)域內都可以應用。”類(lèi)似的系統確實(shí)已在幫助提高石油與天然氣平臺的供電安全性并正在進(jìn)行電網(wǎng)內的電力潮流管理。

如今，大量漂浮在海洋中的塑料廢品威脅著(zhù)海洋棲息地。來(lái)自西門(mén)子中央研究院的研究人員正在為回收再利用這些廢品尋找解決方案。他們的主要挑戰是如何將構想轉化為前景良好的商業(yè)模式。

長(cháng)期以來(lái)，人們對塑料廢品的態(tài)度是“眼不見(jiàn)，心不煩”。在沒(méi)有廢物回收系統或有效的廢物處理服務(wù)的國家，人們隨手把塑料垃圾扔在野外仍然是很常見(jiàn)的事情。雨水將這些塑料垃圾沖刷到河流中，然后從河流匯入大海。由于塑料幾乎無(wú)法自然降解，所以垃圾的累計數量在持續增加。據美國海洋保育協(xié)會(huì )和麥肯錫公司估計，目前全球海洋中漂浮著(zhù)1.5億噸塑料，且在以每年800萬(wàn)噸的速度增加。這不僅污染了沿海地區，而且也對海洋生物構成了嚴重威脅。例如，許多海龜和海豹被廢舊漁網(wǎng)困住，信天翁等海鳥(niǎo)因食用塑料漂浮物而死亡，這樣的例子數不勝數。人類(lèi)自然也受到波及，塑料分解時(shí)會(huì )形成一種“微塑料”顆粒，而這些顆粒正在越來(lái)越多地進(jìn)入人類(lèi)的食物鏈。所以說(shuō)，塑料垃圾已經(jīng)造成了全球性的悲劇。

水母、塑料袋、氣球……這些對饑餓的海龜來(lái)說(shuō)都像食物。

尋找商業(yè)模式

近幾年來(lái)，不少初創(chuàng )公司和非政府組織都提出過(guò)清除海洋塑料垃圾的構想，并試圖進(jìn)行回收利用。目前有各種各樣的垃圾收集器原型，比如可以網(wǎng)撈垃圾的雙體船。過(guò)去五年間，一個(gè)名為“海洋清理”的荷蘭眾籌項目開(kāi)發(fā)了一種大型海洋屏障，可以利用洋流來(lái)阻擋并收集漂浮垃圾。還有一種海洋垃圾收集系統，船只定期收集垃圾并運送到陸地上進(jìn)行回收。雖然這些構想看起來(lái)都十分可行，但目前還沒(méi)有一種商業(yè)模式能夠在中期內盈利，因此也無(wú)法自給自足。

“海洋清理”項目開(kāi)發(fā)了一種海洋屏障，收集洋流帶來(lái)的廢品。

有鑒于此，三名來(lái)自西門(mén)子中央研究院的研究人員：Ingo Bernsdorf, Florian Ansgar Jaeger和Felix Fischer成立了項目小組，研究西門(mén)子在治理全球塑料垃圾污染方面可以發(fā)揮的作用。項目小組口號確定為“我們的使命是清潔海洋”。在過(guò)去18個(gè)月里，這個(gè)項目一直由西門(mén)子內部眾籌項目Quickstarter資助。Quickstarter的存在使各種奇思妙想能夠在公司內迅速實(shí)施。

Felix Fischer介紹道：“首先，我們對全球廢品收集與回收技術(shù)的現狀進(jìn)行了整體分析，并調研了回收塑料的潛在市場(chǎng)。”

運動(dòng)裝備制造商阿迪達斯已經(jīng)在利用從海洋中回收的塑料廢品，它也是少數幾家將可持續性納入商業(yè)模式的企業(yè)之一。例如，阿迪達斯在2017年售出大約100萬(wàn)雙Parley系列運動(dòng)鞋，2018年銷(xiāo)量預計將達到500萬(wàn)雙。據阿迪達斯介紹，每雙Parley運動(dòng)鞋都可以防止大約11個(gè)塑料瓶進(jìn)入海洋，因為這些瓶子被及時(shí)回收，用于鞋子的生產(chǎn)。然而，這個(gè)例子仍不能掩蓋一個(gè)事實(shí)，那就是我們距離商業(yè)化的垃圾收集技術(shù)以及完善的海洋垃圾處理流程仍然有很長(cháng)的路要走。

阿迪達斯稱(chēng)，每雙parley運動(dòng)鞋都可以防止大約11個(gè)塑料瓶進(jìn)入全球海洋。

探查、收集、回收再利用

Bernsdorf表示：“通過(guò)仔細研究，我們最終確定了三個(gè)發(fā)展方向——海上塑料廢品的探查、收集以及回收再利用。”他補充到，西門(mén)子目前擁有的一系列技術(shù)都可能應用到海洋廢品的回收再利用中，應該會(huì )對此很感興趣。他說(shuō)：“我們正在從容器著(zhù)手來(lái)構思解決方案，不可回收的塑料廢品將在容器內焚燒，氣化爐和渦輪機進(jìn)而將其轉化為電能。”這種容器可以在東南亞的島嶼上使用，那里由于缺乏回收系統已導致大量塑料進(jìn)入海洋。

來(lái)自西門(mén)子中央研究院的Felix Fischer，Florian Ansgar Jäger 和 Ingo Bernsdorf（從左至右）正在研究海洋廢品的探查、收集與回收再利用。

并且，東南亞島嶼通常用柴油發(fā)電機發(fā)電，導致其十分依賴(lài)于進(jìn)口燃料。Jaeger補充道：“憑借西門(mén)子的現有技術(shù)可以輕易制造出這樣的容器。我們的解決方案也將促進(jìn)分布式發(fā)電，這在未來(lái)將愈發(fā)重要。”東南亞島嶼上面的居民既可以利用大量被沖到岸上的垃圾，也可以利用他們自己的生活垃圾。

浮物處理設施

然而，能真正解決塑料問(wèn)題的方法是收集漂浮在公海上的大量垃圾。因此，項目小組攜手西門(mén)子數字工廠(chǎng)業(yè)務(wù)的Paul Cleverley，并與一家德國造船公司的專(zhuān)家合作，共同開(kāi)發(fā)一種特殊的船只，它不僅可以收集海上廢棄物，還可以對其進(jìn)行回收再利用。例如，這種船只可以預先分揀塑料，并將一小部分不可回收的廢品直接轉化為能源；剩余部分則通過(guò)熱解（加熱）轉化為油，作為燃料供應給其他船只。Fischer說(shuō)道：“雖然沒(méi)有人知道這個(gè)系統能否實(shí)現，但這個(gè)想法很有前景。”日前，在與維也納西門(mén)子發(fā)電與天然氣業(yè)務(wù)的同事們進(jìn)行交流時(shí)，專(zhuān)家們還進(jìn)一步討論了利用塑料廢品進(jìn)行能源生產(chǎn)或淡化海水的多種可能性。

專(zhuān)家們討論利用塑料廢品進(jìn)行能源生產(chǎn)或淡化海水的多種可能性。

受洋流方向和垃圾密度的影響，垃圾容易在不同的海域聚集。因此，船舶或其他廢品收集方案需要配備探查系統，比如使用無(wú)人機來(lái)定位廢品高度集中的區域。這種無(wú)人機必須具有高清攝像頭和傳感器，并通過(guò)數據接口與整套系統相連。Fischer稱(chēng)：“西門(mén)子的MindSphere 云平臺為我們提供了高性能的解決方案，它可以把探查、收集和回收再利用這三個(gè)復雜的環(huán)節連接起來(lái)。”

事實(shí)上，現在已經(jīng)有一個(gè)小的應用即將落地。這三名研究人員正在和西門(mén)子房地資產(chǎn)管理集團合作，該部門(mén)負責運營(yíng)西門(mén)子在德國的一個(gè)員工餐廳，他們計劃利用海洋塑料廢品制做水杯。這雖然只是一小步，但我們相信“千里之行，始于足下”。