如果執(zhí)行得當(dāng),船舶混合動(dòng)力可以提高效率,節(jié)省燃料和維修費(fèi)用,同時(shí)還能在設(shè)計(jì)中增添一個(gè)備受追捧的“低排放/低噪音/生態(tài)友好”標(biāo)簽。但是別忘了前面仍然有一個(gè)大大的“如果”。

從積極的方面來看,儲(chǔ)能系統(tǒng)(ESS)“可以暫時(shí)支持負(fù)荷,避免不必要地啟動(dòng)和待機(jī),還可以將各種不同的能源連接在一起,儲(chǔ)存收集到的能量,形成真正意義上的‘綠色’船舶昔驱。一般來說,LNG發(fā)動(dòng)機(jī)所需的響應(yīng)時(shí)間比柴油機(jī)要多,所以利用電池來調(diào)峰負(fù)荷可以使電力系統(tǒng)更加動(dòng)態(tài)》恼ィ” Ulstein改造業(yè)務(wù)部銷售經(jīng)理Rolf Rovde這樣說道榄湿。

然而,電池動(dòng)力船舶的歷史中曾經(jīng)發(fā)生過一些失敗案例。博納多的Lagoon 420混合動(dòng)力游艇就是一個(gè)悲傷的故事,由于性能表現(xiàn)未能達(dá)到預(yù)期效果,這個(gè)系列中的很多船舶最終都被改裝成了傳統(tǒng)的柴油機(jī)彰怒。

混合動(dòng)力的問題也延伸到了渡輪和工作艇上宛扒。Hybrid Marine總經(jīng)理Graeme Hawksley解釋稱:“有時(shí)候是工作人員的操作問題,他們在晚上沒有把系統(tǒng)接通電源,導(dǎo)致電池的電量耗干了”。Hawksley還指出,許多混合動(dòng)力有關(guān)的問題——尤其是大型船舶上遇到的麻煩——都是由于那些追逐投資的人“太過執(zhí)著于回報(bào)預(yù)期”造成的凶健。

反復(fù)轉(zhuǎn)換導(dǎo)致能量損失

REAP Systems首席技術(shù)官Dennis Doerffel稱,更棘手的問題還是物理性的治队。“眾所周知,在轉(zhuǎn)速很低的情況下,發(fā)動(dòng)機(jī)往往表現(xiàn)不佳,因此,典型的并行混合解決方案要求只在中等或更高轉(zhuǎn)速下使用,并且同時(shí)為電池充電添祈。其理念是,存儲(chǔ)的能量能夠以非常低的速度推動(dòng)船舶,從而大幅提高發(fā)動(dòng)機(jī)利用效率鼻肉。”

他表示,這種方法的問題在于“能量的來源仍然是普通燃料,必須通過逆變器將其轉(zhuǎn)換為電能,然后再轉(zhuǎn)換為電化學(xué)能,這又是另一種轉(zhuǎn)換忍坯。當(dāng)我們想再次使用這種能量時(shí),又得利用電動(dòng)機(jī)甚至是附加變速箱再次將其轉(zhuǎn)換回去猛珍∨槠眨”其結(jié)果是節(jié)省燃油獲得的收益難以彌補(bǔ)能量轉(zhuǎn)換的損失谁媳。他補(bǔ)充說:“根據(jù)系統(tǒng)的不同,并行混合動(dòng)力造成的損失可能達(dá)到22%,所以必須得確保收益能超過這個(gè)數(shù)額」纷迹”

此外,船舶必須在非常低的負(fù)荷條件下花費(fèi)大量時(shí)間才能發(fā)揮作用克锣。Doerffel解釋說:“舉個(gè)例子,乘威尼斯出租船只需25分鐘即可到達(dá)機(jī)場,而慢速運(yùn)行大約需要5個(gè)小時(shí)。”不過Doerffel又補(bǔ)充說,電池也許能節(jié)省柴油發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的費(fèi)用袭祟。

即便如此,高效的安裝和配置對所有相關(guān)人員仍然有著很高的要求验残。Ulstein Design and Solutions創(chuàng)新和開發(fā)經(jīng)理Frode Sollid指出,船舶外部操作對準(zhǔn)確性的需求比內(nèi)部設(shè)計(jì)更高。Rovde補(bǔ)充說,這不僅關(guān)乎船舶執(zhí)行特定任務(wù)時(shí)花費(fèi)時(shí)間的百分比,還包括船舶可能遇到的天氣條件及其持續(xù)時(shí)間巾乳。Rovde表示:“這取決于外部條件如何影響預(yù)期的操作”您没。兩人都認(rèn)為,在創(chuàng)建一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí),很容易失去對整體有效性的跟蹤。

不幸的是,如果規(guī)格或操作模式發(fā)生重大變化,你還需要準(zhǔn)備好推翻那些經(jīng)過深思熟慮的計(jì)算胆绊。一旦進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的修改,所有的設(shè)計(jì)都要回歸原點(diǎn)氨鹏。總而言之,不要指望對現(xiàn)有藍(lán)圖做些小的調(diào)整就可以擺脫困境压状。這些系統(tǒng)的交互點(diǎn)太多了仆抵。

一不小心就會(huì)增加船舶阻力

對于某些船型,這種交互作用還會(huì)對船舶本身造成挑戰(zhàn)。英國海軍建筑師Andy Page解釋稱,對于40m以下的快速船,“一切都與重量有關(guān),一不小心就會(huì)增加船舶阻力”种冬。最終結(jié)果可能會(huì)形成一種惡性循環(huán):需要更多動(dòng)力推動(dòng)船舶,又需要更多船舶來輸送動(dòng)力镣丑。

解決方案再次落到了船舶運(yùn)營模式上。Page表示:“我們對混合動(dòng)力船舶概念的設(shè)計(jì)很感興趣,但我們意識(shí)到從來沒有真正研究過航速在8節(jié)以下的船體阻力兢努。這正是當(dāng)你想要發(fā)揮船舶電動(dòng)運(yùn)行潛力時(shí)會(huì)遇到的問題漂岔。所以我們立刻拆掉了所有設(shè)備,從頭開始≌瓴罚”

這個(gè)過程需要?jiǎng)?chuàng)建一系列預(yù)期的船形,篩選掉可能性較小的種類,然后對剩余的形式進(jìn)行嚴(yán)格的CFD分析洛续。Page解釋說:“最后,我們發(fā)現(xiàn)了如何對船舶尾部進(jìn)行修改能夠降低船舶在低速航行時(shí)的動(dòng)力需求《危”由此得來的并行混合動(dòng)力巡邏和引航船保留了軸設(shè)計(jì),但可以通過最小化阻力來提高效率绞宿。

使用期限面臨難題

據(jù)Rovde稱,混合動(dòng)力船舶的使用期限可能是潛在的絆腳石。他表示:“鋰離子電池的預(yù)期使用壽命通常是10年鹉灼。某些操作,例如渡輪航行,需要在岸上進(jìn)行大量充電,然后大幅放電,然后又要快速充電……日復(fù)一日的重復(fù)進(jìn)行鞋伸。”

“這種挑戰(zhàn)可以通過增加電池容量來應(yīng)對敏困。我們使用的電池越大,充電率也就越溫和艰欲。此外,為了使用期限能達(dá)到10年,我們還可以保持船舶電池操作的初始功能∶г。”

然而,說到這個(gè)問題就不得不提及高昂的初始投資成本破罐。Rovde解釋稱:“我們從供應(yīng)商和船東那里了解到,以平臺(tái)供應(yīng)船(PSV)為例,燃料成本節(jié)省10%至20%(這就是當(dāng)前的能效改善現(xiàn)狀)并不足以使投資資本支出(CAPEX)和運(yùn)營支出(OPEX)線早早形成交叉〕髋簦”因此,許多混合動(dòng)力船項(xiàng)目需要激勵(lì)與懲罰并行才能順利起步膜蠢。就目前來看,大概有必要給予監(jiān)管支持。

使用頻率不容忽視

這一點(diǎn)是PBES首席執(zhí)行官Brent Perry提出來的莉兰。他指出,PBES的CellSwap電池系統(tǒng)概念允許船東保留電纜挑围、電子設(shè)備、冷卻設(shè)備以及機(jī)架和結(jié)構(gòu)組件,同時(shí)通過投資一堆使用壽命較短的電池來最大限度地降低成本。他們的想法是,在未來大約五年的時(shí)間里,可用技術(shù)將取得相當(dāng)大的進(jìn)步,具備類似或更優(yōu)屬性的電池價(jià)格也將隨之下降,同時(shí)也避免了第二輪調(diào)試和重組成本杉辙。

盡管如此,Perry的計(jì)算結(jié)果使他相信,影響商業(yè)可行性的最大因素并不是電池容量的大小,而是其使用頻率模捂。他指出,使用儲(chǔ)能系統(tǒng)代替旋轉(zhuǎn)備用通常需要深度放電——“但要記住,這是一種安全備份”,他解釋道。

當(dāng)然了,它的使用頻率要比用于支持發(fā)動(dòng)機(jī)的加速或最高負(fù)荷的調(diào)峰電池要少得多:相比之下,此時(shí)所需的電池可能要小一些蜘矢。Perry表示,這些不同因素的要求差異很大,因此需要首先進(jìn)行單獨(dú)評(píng)估,然后再一起評(píng)估,以確保不會(huì)出現(xiàn)需求沖突狂男。

事實(shí)上,Rovde強(qiáng)調(diào)必須要注意一種元素不會(huì)破壞另一種元素∑犯梗“如果你想讓電池調(diào)峰,則需將其保持在正確的充電水平,以便在發(fā)生故障時(shí)保有旋轉(zhuǎn)備用能力并淋。”Perry總結(jié)稱:“為了使價(jià)值最大化,電池解決方案需要盡可能融合多種功能珍昨∠氐ⅲ”

還有一點(diǎn)也需注意,安裝電池不是“一勞永逸”的工作。Rovde指出,即使給出了準(zhǔn)確的配置文件,電池的生命周期預(yù)測也需要進(jìn)行反復(fù)審核評(píng)估问锋。

（中國船檢 ）

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