船舶设计中节能减排技术的应用

洪敏

摘 要：随着经济的发展，我国国际贸易地位不断提高，海上运输占世界国际贸易量的95% 以上。船的动力装置，对于整个船来说非常重要，在动力装置系统中，柴油机可以提供动力，但柴油机的热利用率比较低，会产生一些对环境不利的废弃物，对环境的可持续发展有很大的影响，所以要提高柴油机的燃烧利用率，提高船舶动力装置系统的效率，进行节能减排，提高整体的效率，促进环境的可持续发展。

关键词：船舶设计;节能减排;应用

0 前言

时代在快速的发展与进步，船舶的节能减排技术也需要创新，为环境发展做出一定的贡献。未来节能、减排、高效将是任何产业发展的主流，同样也是发展的方向与目标，想要从根本上实现其创新与再造，需要措施进行提升，需要时间逐渐发展。

1 船舶节能减排技术发展的必要性

在我国的进出口货物中，有很多都是通过海上运输的，船舶的耗能量是十分大的，一定要对它进行节能减排的改造，并且还要保护环境，节约资源，勇于创新。

1.1 相关经济的影响

船舶动力装置节能减排技术不仅需要专业的人才，还必须要有大量的资金，但是现在有一些地方的政府对于节能型船舶还不是特别重视，认识并不是特别全面，在资金方面也没有充足的支持，有一些人对于保护环境的意识还不够高，所以要加大宣传力度来提高人们的环保意识，节能型船舶也需要宣传，让人们了解到节能降低能耗的船舶是非常重要的。和一般普通的船舶来比，节能型的船舶造价比较高，有很多的人都会选择造价低的，但是这并不是长远的发展。我国现在的航道有一半的行道，机械化程度比较低，技术条件也差，

这些问题的存在，也影响了节能型船舶的发展。

1.2 船舶行业对海洋及全球温室效应的影响巨大

船舶的耗能量是十分大的，一定要对它进行节能减排的改造，并且还要保护环境，节约资源。有研究表明，国际的航运对环境会有很大的影响，会产生很多的二氧化碳，还会排放一些有毒的气体，不仅污染空气环境，还影响了海洋的环境。船舶动力系统的开发和应用，要和时代的潮流联系起来，使用节能减排的装置，让环境得到可持续的发展，高效利用能源，让船舶的动力装置系统得到创新。近几年全球的能源危机和燃烧成本都在不断上升，燃料需求量非常大，一艘船舶在节能技术上进步，比如说在设计船舶的时候可以将能源消费优化设计，合理地选择柴油机和电厂，减少船舶的阻力，提高效率。在平时的时候要加强对于船舶的维修管理，保证柴油机和其它的动力装置设备运行良好。

2 船舶设计中节能减排技术的创新与应用

2.1 提高研究者的专业素质

船舶动力装置的节能减排创新需要广大应用者及使用者提供更多的建议，然而，在发展中，研究者对船舶动力装置本身的前沿信息了解过少，对于动力装置更新再造的方式与信息了解不多，这将是发展动力装置节能减排路程的一大障碍，实现高效能节能减排，促进动力装置的更新再造需要广大人员的参与配合，需要更多的研究者通过培训或者讲座，甚至是对国际前沿信息的浏览了解掌握更多的动态，从而促进船舶动力装置的设计与研究，实现船舶动力装置的发展，促进环境的可持续。

2.2 动力及生产模式的节能化

船舶依靠电能来驱动舰船运动的推进方式，应用至今已有 160 余年的历史。早期技术条件下的电力推进装置由于增多了能量转换环节，带来了设备昂贵、传动效率低、维护保养工作量大等一系列缺点，故船舶电力推进应用在很长一段时间里并没有得到广泛应用。随着“限硫令”实施和锂电池技术与岸电设施的发展，电能作为清洁能源，现已成为船舶动力行业的热点之一。电动船舶具有噪音小，碳、硫等废气污染物及 PM2.5 颗粒实现零排放等优点。但纯电动船舶的续航能力较差、充电时间较长，且改造成本较高，比较适用于区域性游览船、轮渡、公务船和航程短吨位较小的货船。

生产模式主要是就动力装置的生产而言，主要就生产中的设计而言，生产设计与生产过程是从源头上就船舶动力装置而谈论的。生产模式虽然不是直接对动力装置本身而言，却是间接提高装置生产效率，保证装置质量的途径，从而促进装置的更新创造与节能高效性。

2.3 船舶节能减排技术的应用

一是太阳能。由于太阳能是清洁能源且可再生，是船舶节能减排的重要方向。目前为止，可将光热转换和光伏技术投入船舶使用。光热转换，即通过太阳辐射能加热物体获得热能，进而朝着太阳能热发电方面发展;光伏技术，即利用半导体材料的光伏效应来进行光电转换，直接通过太阳能将太阳辐射能转换为电能。相比于光伏技术，光热技术的可行性不是很高，因而光伏技术成为船舶节能减排的一个重要技术。

二是风帆助航。2007 年，全球首艘用巨型风筝提供辅助动力的货船“白鲸天帆”号在德国亮相，其耗油量减少了 10%～35%。随着我国对帆翼理论的研究突破，风帆助航技术受到越来越多学者的研究，推出了多种助航系统。不同的船型需根据实际情况选择合适的风帆系统，既节约能源，又减少污染。由于风能稳定性较差，在风帆助航船上，应附加其他节能措施，综合提高船舶节能效果。三是海洋能。海洋除了为人类提供石油、可燃冰等矿产资源，还蕴藏着一种能源——海洋能。海洋能和太阳能类似，是清洁能源且可再生，主要包括潮汐能、波浪能等。利用一定的方法，将海洋能等短周期波转换为电能，供海岸灯塔和导航用电。目前，发展海洋能是实现节能减排的重要举措。

伴随着石油消耗日渐枯竭，如何实现航运业的可持续发展成为迫在眉睫的事情。我国现有船舶主要以柴油为动力，燃料消耗高，废气排量大，既增加运输成本，又污染环境。目前，绿色能源在船舶领域的应用范围而言，主要有LNG 动力，纯电力推进 / 港口岸电和风帆辅助推进等形式。LNG 作为清洁型能源，大幅度降低氮氧化合物和二氧化碳的排放，杜绝了硫化物的微小颗粒等其他有害物的排放。

2.4 更新船舶动力装置生产的模式

生产模式主要是就动力装置的生产而言，主要就生产中的设计而言，生产设计与生产过程是从源头上就船舶动力装置而谈论的。生产模式虽然不是直接对动力裝置本身而言，却是间接提高装置生产效率，保证装置质量的途径，从而促进装置的更新创造与节能高效性。无论通过哪种措施提升船舶的节能减排效能都是未来发展的趋势，都是时代发展的必备过程，随着科技的推进，人工智能与大数据也将会应用于此，从而促进其发展。

2.5 对于废热回收以及废气的处理

对于船舶的节能减排来讲，进行废热回收以及废气处理也是其节能降耗措施的有效手段之一。在船舶的运行过程中，船舶燃油消耗的过程中会有热量的产生，但是其中有差不多一半的热量都是以废气热辐射等形式浪费掉。

3 结束语

船舶对海洋产业的发展来说非常重要，而且船舶的用处也是非常多的，可以用来捕捞、运输等。传统的船舶动力装置已经不再适合时代的发展了，现在我们研究的是船舶动力装置节能减排，做好动力装置系统的开发和应用，节约资源，保护环境，这样环境才能够可持续发展。

参考文献：

[1]许振波，张大勇，李敬伟.节能控制技术在船舶动力装置中的实践探索[J].科技与创新，2018（22）：132-133.

[2]张新春.探析船舶动力装置的节能减排技术[J].现代工业经济和信息化，2018，8（5）：43-44.

[3]顾虹.海洋捕捞渔船动力装置节能技术探讨[J].农业开发与装备，2018（1）：124-125+129.