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磨削技術

我們為什么要建造天然氣動力船？

發布時間：2020/12/10

　　由于種種錯誤原因，仍在格拉斯哥港建造的兩條新渡輪一直成為頭條新聞。
　　Glen Sannox和“ hull 802”是英國制造的第一批能夠使用液化天然氣或LNG以及常規柴油的船舶。
　　他們曾經被譽為蘇格蘭國有的CalMac輪渡船隊朝著更加綠色的未來邁出的一步。
　　

但他們遲到了三年，超出預算1億英鎊，并將蘇格蘭最后一個商業克萊德造船廠拖入行政管理，促使國有化。一些人質疑它們到底有多“生態友好”。
　　LNG是錯誤的選擇-還是明智的決定，執行不力？
　　什么是液化天然氣？
　　如果您家中有燃氣鍋爐或炊具，您將已經熟悉天然氣-主要由甲烷組成。
　　如果將此氣體冷卻到負162C，它將變成僅占其原始體積的1/600的液體。
　　這種液化天然氣（LNG）易于運輸，可以用作船舶甚至卡車和汽車的便攜式燃料。
　　但是它仍然是一種化石燃料，燃燒時會產生二氧化碳。
　　結束對家中天然氣的依賴被視為氣候變化的主要目標-那么為什么我們要建造天然氣動力船？
　　在實現零排放的過程中使用“橋梁”燃料？
液化天然氣的擁護者認為，與傳統的海洋燃料（例如石油或柴油）相比，它對環境的危害較小。
　　液化天然氣發動機制造商表示，它們產生的二氧化碳比柴油等效物少多達30％。
　　但是，這沒有考慮到天然氣提取和運輸過程中的溫室氣體排放。
　　英國目前沒有液化天然氣的設施，因此必須進口液化天然氣-可能從卡塔爾海灣州進口。
　　用于CalMac新船的液化天然氣首先必須海上航行8000英里，到達肯特海岸的馬恩島終點站。
　　然后，它將通過公路油輪再行駛460英里到達北艾爾郡的Ardrossan，或者再到達斯凱島的Uig超過600英里。
　　這兩艘船加起來每周將需要四到六艘液化天然氣裝載。
　　還有其他問題-甲烷（天然氣的主要成分）本身就是一種溫室氣體，其效力是二氧化碳的28倍。
　　少量的這種甲烷可以不燃燒地通過發動機-稱為甲烷泄漏-進入大氣。
　　擁有CalMac所用船只的政府所有機構CMAL說，最新的發動機可將甲烷泄漏降至最低。
　　它還希望蘇格蘭最終將擁有自己的散裝LNG儲存能力，這將改善總體碳足跡。
　　NOx，SOx等
　　雖然可以爭論LNG的溫室氣體排放益處，但在空氣質量方面卻有明顯的益處。
　　您從船的漏斗中看到的煙霧中含有氮和硫的氧化物-眾所周知的是NOx和SOx-以及其他有害微粒。
　　這些可能間接導致全球變暖，但主要問題是它們與呼吸系統疾病和癌癥的聯系。
　　使用液化天然氣可以大大減少氮氧化物的排放，并幾乎消除了SOx的污染。
　　新的具有法律約束力的法規（稱為IMO 2020）于1月1日生效，要求船用柴油中的硫含量低于0.5％。
　　航運公司有三個主要選擇：改用昂貴的低硫燃料，安裝“洗滌塔”以去除廢氣中的污染物-或使用替代燃料，例如LNG。
　　蘇格蘭渡輪多年來一直使用低硫燃料，因此它們已經符合IMO 2020的要求，但是LNG可以進一步改善空氣質量。
　　數十年來，跨海運輸LNG的散裝油輪一直將其用作燃料。
　　即使具有強大的制冷能力，在運輸過程中，少量的液化天然氣也會變回天然氣。
　　船運公司了解到，通過燃燒這種蒸發氣體（或稱為Bog）來驅動船舶的蒸汽輪機可以節省資金。
　　自2003年以來，芬蘭的Wartsila公司一直在銷售可直接使用LNG的雙燃料船用發動機，并在需要時無縫轉換回柴油，而不會影響性能。
　　這是CalMac新渡輪上使用的系統。
　　但是，盡管該技術并不是特別新穎，但與全柴油船相比，它確實帶來了額外的設計挑戰。
　　船上需要一個大型的低溫儲存箱，例如一個巨大的冷熱水瓶，以及特殊的冷藏加油管。
　　盡管這項技術已經存在了一段時間，但CalMac的新渡輪是英國第一艘建造的渡輪。設計決策必須由保險公司和監管機構批準。
　　還需要在基礎設施上進行大量投資，以向這些船提供液化天然氣（或“掩體”-這個術語可以追溯到煤炭的年代，當時船上的燃料實際上是儲存在燃料中）。
　　蘇格蘭政府計劃斥資500萬英鎊在Ardrossan和Uig新建LNG加油設施。
　　氫等“未來燃料”呢？
　　目前，全球有數百艘LNG動力船正在使用或在建造中，并且這一數字正在迅速上升。
　　但是面對“氣候變化緊急情況”，有些人認為我們應該研究更徹底的零排放解決方案，例如氫氣。
　　當氫氣被用作燃料時，無論是在發動機中燃燒還是在燃料電池中用于發電，唯一的副產品都是水。
　　在輪渡慘敗將其投入管理之前，弗格森·馬林（Ferguson Marine）與圣安德魯斯大學（University of St Andrews）等人合作開發了原型氫動力船。
　　計劃是為在柯克沃爾（Kirkwall）和沙平賽（Shapinsay）之間的奧克尼（Orkney）修建一條五英里的小輪渡。
　　弗格森（Ferguson）的動蕩并沒有幫助該項目-它仍在開發中。
　　在其他地方，挪威公司Norled已在建造世界上第一艘氫輪渡，該輪渡將于2021年下半年在峽灣運營。
　　氫對于像奧克尼島這樣擁有大量可再生能源的島嶼社區可能效果很好。
　　獲得氣體的最干凈方法是使用電解方法將水分子分解，該過程需要電。
　　奧克尼公司已經在利用風能和潮汐計劃在當地生產氫氣-將其存儲在儲罐中并用作汽車燃料，或在需要時從燃料電池發電。
　　對于短途旅行，氫氣可以壓縮形式而不是液體形式攜帶在渡輪上。
　　但是對于需要更多燃料的更長行程，存在技術挑戰-將氫存儲為液體需要溫度低于260°C。
　　更好的解決方案可能是將氫氣轉化為氨，而氨更容易以液態形式儲存-一家德國公司正在開發可以使用氨運行的發動機。
　　電瓶船
　　六年前，世界上第一艘全電動渡輪MV Ampere開始在挪威的一條短途航線上運營。
　　在2019年夏天，長197英尺（60m）的全電動“埃弗里”埃倫號在丹麥南部投入使用，兩次充電之間可行駛25英里（40公里）。
　　電動輪Ellen
　　CalMac已經運營了世界上第一艘海上柴油/電動混合渡輪（三艘小型船，這些船都是在弗格森造船廠按時按預算建造的）。
　　它們必須用40％的時間來依靠電池供電，然后才必須切換至柴油發電機。電池從市電中通宵充電。
　　即插即用：與電動輪渡先驅見面
　　主要的限制因素是電池的重量（更多的電池，更少的貨物），以及在需要更換之前電池會持續多長時間的問題。
　　目前，這僅是短途路線的一種選擇，但是隨著技術的發展，無論是在全電動船舶還是在混合動力系統中，電池電源都將變得越來越普遍。
　　氫和氨等其他“未來燃料”正在迅速發展，但是這些技術還處于初期。
　　一個渡輪用戶小組建議，作為臨時解決方案，我們應該考慮將常規柴油與節油型船體（如雙體船）結合使用。
　　Pentland渡輪公司最近接受了這艘船的交付-MV Alfred，在越南建造，造價僅為1400萬英鎊-但為CalMac采購船的CMAL表示，這與其使航線之間可以互換的職責相抵觸。
　　世界航運業似乎將液化天然氣視為明智且經過充分測試的選擇。一個最近的一項研究預測，到造船訂單2025年60％，將涉及LNG。
　　因此，船廠似乎將建造更多的天然氣動力船，這是否將滿足氣候變化的關注是另一回事。由于英國運輸問題，“價格可能上漲”

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