混合動力船舶的未來會怎樣?以下是我們將在未來十年看到的七大趨勢——以及它們可能帶來的影響。
01? 新的電池類型正在出現
目前所有的船用電池都是鋰電池，類似于汽車和能源行業。然而，全新的船舶鋰離子化學物質電池正在出現，包括:
?磷酸鐵鋰（LFP）電池
?鋰鈦氧化物（LTO）電池
這對船東來說意味著什么?
根據應用領域的不同，這些新型電池具有不同的優勢，包括使用壽命更長、重量更輕，以及成本更低等。每個制造商對其產品都有著獨特的設計理念，市場上也不斷在出現新的電池供應商。
02? 電池容量正在不斷增大
過去，電池主要用作后備功率儲備，在主電源故障時為全部負載提供電力。例如對近海工作船舶，可以不使用備用發電機組，而用電池來提供動力定位所需要的功率。以前的電池相對較小，有時也被用于調峰和加速支持。
如今，高達40兆瓦時的船舶電池使船舶零排放航行成為可能。這種電池也可以在港口停留期間為船舶提供電力。然而，電池容量大小并不是唯一需要考慮的重要因素。合適的電池選擇取決于其使用方式和船舶的運行模式。電池容量的增加并不意味著價格的降低。盡管我們在2020年之前的確看到了電池價格的穩步下降，但現在這一趨勢已經停止。隨著全球對電池及其原材料需求的增加，價格已不太可能繼續走低。
這對船東來說意味著什么?
更大的電池為船舶零排放提供了更大的靈活性，因為它們可以承擔更多能源密集型任務。基于不同的運營模式而設計的混動推進系統可以為船舶帶來全新的操作方式并提高效率。
圍繞電池設計的推進系統比傳統的推進系統效率更高，從而節約大量成本。例如，混合動力Misje Vita散貨船與其船隊中的同類船只相比，節省了高達40%的燃料。
電池技術已經在苛刻的航運領域證明了其長期可靠性。可靠的船用電池對于船舶的平穩運行至關重要。
03? 重要的是功能，而不是單純的容量
由于電池有助于優化推進系統，其理想的容量取決于船舶的具體運營模式。不同的模式使得船舶操作員可以選擇最有效的方式來運行推進系統。例如，當使用岸電對電池充電是一個基本模式時，對電池充電時間和充電能力的考慮就比純粹的電池容量更重要。未來基于功能需求所設計電池系統將變得越來越普遍。這將有助于進一步優化推進系統，并激發更多創新以提升船舶運行效率。
這對船東來說意味著什么?
在現有的船舶推進系統中添加電池會增加船舶的重量。為了獲得真正的效益，推進系統必須根據船舶的功能進行重新設計。與原始設計相比，重新思考船舶設計可以節約大量成本。如果當混合動力船的裝機功率沒有相應減少，您應該考慮請專家來對設計進行重新評估。
04? 燃料電池正變得越來越普遍
燃料電池像常規電池一樣工作，但不需要充電。只要有燃料和氧化劑，它就會產生電能和熱能。電池和燃料電池都提供直流電（DC）。一般電池適用于可變負載，而燃料電池則適用于穩定的基本負載，因為它們對負載變化的響應不甚理想。這就是為什么在使用燃料電池時總是還會配備常規電池。
如今，質子交換膜燃料電池（PEMFC）已經可被應用于船舶。當直接使用氫氣時，它們的效率超過50%。如果需要重整裝置從另一種燃料（如液化天然氣）中制氫，PEMFC的效率仍然與一臺好的內燃機相當，但成本將高出許多。
更有趣的燃料電池技術是固態氧化物燃料電池（SOFC），可以直接使用甲醇或氨發電。目前該類型電池還在開發中，尚未用于船舶。
這對船東來說意味著什么?
一些船東將試用這類技術以獲得更多經驗，但對大多數船東則持一種觀望和等待的態度。對于計劃使用氫氣的船東來說，PEMFC是一個選擇，然而儲存氫氣需要更多的空間，增加的重量也會減少船舶的貨運量。
05? 直流母排正在成為一種標準選擇
——即使不應該是這樣
直流母排系統是一種用于船舶動力系統的全新集成概念，使用直流電（DC）進行電力分配。混合動力船通常配置有：
? 驅動發電機的發動機，以產生交流電（AC）
? 產生直流電的電池。
直到最近，電力都是以交流電的形式傳輸到需要的地方。然而，直流母排系統這一新的電氣集成概念現在正變得流行。直流母排系統采用直流供電。當主電源是產生直流電的電池時，讓直流母排系統消除轉換步驟是有意義的。然而，直流母排仍然不是用于所有混合動力船舶的正確解決方案。
這對船東來說意味著什么?
越來越多的混合動力船被設計成只配備有直流母排，這可能會被證明是一個錯誤。假設一艘以柴油發電機為主要動力源的船，其發電機產生的是交流電。當這些電力主要用于電動機或其它生活用電（兩者都需要交流電），那么將交流電轉換為直流電再轉換回來將導致熱能和電能損失。直流母排系統適用于配備小型高速發動機的小型混合動力船舶，但不適用于配備多臺發動機的大功率船舶或大型混合動力船舶。相反，這些船應該將發電機組連接到交流電網，并將電池和其他使用直流電的設備連接到小型直流母排，而這些直流母排只是整個柴油-電力混合動力系統的一部分。
06? 岸電新標準廣將廣受歡迎
自2011年以來，高壓岸電連接（HVSC）系統的IEC 80005標準已經實施。HVSC系統允許船舶從岸上獲得電力，最初的作用是使船舶在靠港時可以不使用輔助發電機組。
由于HVSC系統也可用于為混合動力船舶的電池充電，因此目前建造的所有大型RoPax、RoRo和PCTC船舶都配備了IEC 80005岸電連接。這些船只可以在任何提供岸電的港口使用岸電——到2030年，所有主要港口都將安裝岸電系統。IEC標準岸電的性能簡單。例如，當一艘RoPax的岸電連接終端可傳輸6.6MW的岸上電力，而船舶在靠港時的生活用電為3MW，則剩余的3.6MW可用來為電池充電。這種解決方案的缺點是連接岸電需要幾分鐘。如果充電時間很有限，將需要更快的連接解決方案。這就是所謂的“渡輪充電器”發揮作用的地方。
為卡車設計的兆瓦級充電系統（MCS）將為渡輪充電器的標準化帶來重大變化。MCS具有易于單人處理的標準插頭。該系統可以在短時間內傳輸高達3MW的電力。
這對船東來說意味著什么?
標準化意味著計費將變得更加容易快捷。如果您的船只配備了IEC標準岸電，連接將需要幾分鐘。如果您需要更快的連接解決方案，一個輪渡充電器便可以在30秒內完成連接。此解決方案可以采用自動或手動連接。但目前這種連接設備是按制造商標準的，因此您只能在始終運行同一航線的船舶上使用它們。渡輪充電器的傳輸能力每年都在提高——現在至多可以為一艘船提供15MW的中壓交流電，或者超過8MW的，無需在船上進一步轉換的直流電。
07? 改造將延伸至輪渡
混合動力系統可用于船舶改造，瓦錫蘭在過去10年中已經完成了大約30次的船舶混合動力改造。大多數改造都包括瓦錫蘭的標準HY模塊。
渡輪船東有以下方案供選擇:
? 將傳統船只改為混合動力渡輪
? 將柴油推進渡輪轉變為全電動渡輪。
由于某些發電機組可以被拆除，因此空間和重量通常不是問題。對原來就是柴電推進的船舶，也可以實施其他改造。相比航行相關考慮因素，有效的充電時間和充電功率通常決定了新系統的容量。當地對于充電設施的支持同樣也是混合動力改造項目中的一個考慮因素。
這對船東來說意味著什么?
如果您有興趣將現有船只改造為混合動力船，以下兩點是您需主要考慮的：
? 首先，看看航程中的充電選擇，這通常決定了改造是否可行。
? 接下來，與可靠的、領先的電動推進系統集成商接洽。
來源： 瓦錫蘭集團
