浅析海上清洁能源船舶发展前景  

浅析海上清洁能源船舶发展前景   刘宇 （ 惠生（南通）重工有限公司， 226009）  

摘要 在国际能源消耗问题日益尖锐的情况下，许多新型清洁能源应运而生。比如，光伏新能源通过光伏设备将太阳光收集起来并利用转换设备将光能转换为电能储存起来。利用新型海上清洁能源技术为船舶供能，不仅能够缓解尖锐的能源形势，还减少了因燃料燃烧造成的环境污染，响应可持续发展道路的核心思想。因此，本文就海上清洁新能源技术的应用前景问题进行探讨，阐述几点个人看法。

关键词:海上清洁能源；船舶业；发展前景

引言：随着科技的飞速发展，能源问题日益尖锐。为了缓解船舶海上航行的能源问题，许多种类的新型清洁能源应运而生。基于此，笔者就如何提高海上清洁能源的利用效率进行探究分析，并对海上清洁能源的应用前景进行展望。

一、船舶动力燃料分类

船舶在海上航行的时候，为了满足整条船的动力所需与船上人员的日常生活所需，需要准备充足的能源储备。现阶段，常见的船舶动力燃料主要有燃气动力燃料、蒸汽动力燃料与核动力燃料。其中燃气动力主要来源于柴油机器动力与燃气轮机械动力，这两类燃气动力具有较强的安全性与稳定性，而且启动速率较快，船舶能够在较短时间内获得动力供应，因此，燃气动力燃料将会持续应用于船舶动力领域。蒸汽动力燃料主要通过锅炉燃烧提供，使用蒸汽动力作为船舶燃料时，需要在船舶上设置相应的蒸汽燃烧系统，这会增添船舶本身的负担。但是，蒸汽燃料具备较高的清洁性，其工作原理是蒸汽燃烧系统通过加热锅炉中的水来提高动力源泉。近些年来，由于蒸汽动力燃料的燃料效率不高，这类燃料已不常用于海上航行的船舶系统。

除此之外，核动力也是船舶动力源泉之一。核动力的产生原理是将核燃料置于核反应堆中，通过裂变反应产生巨大的能量，并通过能量转换系统，将其应用于船舶系统。船舶使用核燃料作为供能燃料，其主要优点在于核燃料质量较轻，不会对船舶负载造成负担，而且核燃料在燃烧过程中不需要空气作为助燃剂，因此，不需要在船舶上设置相应的空气进气系统，进一步减轻了船舶系统的负担。但是，核燃料具有潜在的风险，核反应堆在发生裂变反应时，会产生放射性物质，而且在瞬间会产生巨大能量，操作不慎，会产生核泄漏，会对人类生命安全造成严重威胁。使用核动力作为船舶主要动力供应时，需要船舶系统具备较高的安全等级与高级别的安全审核管理。因此，核动力主要应用于大型船舶和军舰系统。

二、新型清洁能源在船舶海上航行的应用前景分析

（一）光伏新能源的应用前景分析

在众多新能源中，由于光伏新能源具有对环境友好、成本较低、可再生等特点，光伏新能源作为船舶供能的应用前景十分光明。从经济方面考虑，光伏新能源系统建设周期较短，由于故障率较低，后期的维护费用也较为便宜，所以光伏新能源在生活生产中的应用也十分广泛。现有条件下，我国的光伏新能源主要形式为光伏电能源形式与光伏热能源形式。光伏热能源形式就是将光伏新能源作为船舶系统的热源，为船舶上的人员供暖供热。光伏电能源就是把光伏能源作为船舶系统供电能源，为船舶的航行与正常作业提供充足的动力能源。在船舶动力工程中主要使用光伏新能源的光伏电能源形式。主要是使用太阳能板收集太阳能，并利用太阳能电池将光能转化为电能，作为日常供能所用以及部分重大机械系统的应急电源使用。在航海工程中将光伏新能源的光伏电能源形式与光伏热能形式结合在一体是现阶段的常见趋势。这样不仅能提高光伏新能源的消纳性，也能降低船舶航行的能耗。

现阶段，光伏新能源技术在船舶动力工程的应用形式主要以光伏热能形式和光伏电能形式。光伏电能形式是在建造船舶动力系统时将钢筋混凝土与光伏系统相结合，比如在船舶的顶舱或者周围船体外部安装光伏系统，将光能转换为电能，为日常航行供电。从光伏新能源的供能原理就可以得出该能源属于清洁能源，不会对海洋环境造成较大的危害，并且太阳能属于可再生能源，能够缓解尖锐的能源危机。这种应用形式经济适用性很强，不仅能减少船舶系统的用电资金支出，多余的能源还可以进行售卖，获取额外收入。光伏新能源的光伏热能应用形式是将光伏设备与钢筋混凝土相结合，将光伏设备作为船舶建筑工程的一部分，光伏设备转化的能源可以用做日常供暖。比如，在船舶外舱或者顶舱安装太阳能热水器，太阳能板收集太阳光并通过转换器将光能转换为电能，船舶上的人员可以利用这些电能供暖。将光能设备作为船舶系统的一部分，不仅能节省能源，还能减少燃料燃烧对海上环境造成的污染，因此，该类能源具有较强的应用前景。

（二）风电能源的应用前景分析

现阶段，为了缓解北方地区冬季供暖带来的电源压力，开始应用风电清洁能源供热，这在一定程度上缓解了北方地区的能源压力。由于海上经常会产生巨大的风浪，因此，也可以利用风电清洁能源作为船舶的动力源泉，不仅能够减少化学燃料的燃烧，提高海上区域的环境质量，还能降低船舶的供能成本，降低船舶航行的成本。

风电能源供热的应用原理是利用风力资源发电时，过多的风力资源用于供热。风力供热主要有风力收集装置、电能转换装置、合金蓄热材料、循环风机、若干管道等几大部分。其中风力收集装置主要是风车，在设计风力收集系统时，注意各个扇叶之间的距离、扇叶的内旋角度，都能提供风力资源的收集率。比如，可以选取单业机片作为风力收集装置，不仅能够提高能源消纳性，还能有效降低风阻。但是在运行过程中，要在船舶的动力系统单业机片的内侧放置一定的配重，防止出现扇叶失衡。电能转换装置的主要功能是将风力资源转换为电能，并进行储存。能源转换过程中，主要以风能到机械能再到电能的转换流程进行转换。而合金蓄热材料不仅具有大部分金属所具备的优良导热性能，由于合金材料中掺杂了其他物质，其熔点更高。风电能源和光伏新能源都是可再生能源，且在使用过程中，对环境不会造成严重影响，因此，将这两类能源作为船舶海上航行的主要供能源泉在理论体系上是切实可行的。

总结：随着科技的飞速发展，能源问题越来越棘手。为了缓解能源问题与环境问题，将清洁能源应用于船舶动力系统已经成为一种趋势。利用光伏新能源与风电能为船舶航行供能具有较强的应用前景，既能缓解能源形势，又能减少燃料燃烧带来的环境污染。

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作者简介：刘宇（1982年--），男，汉，吉林省松原市，总经理助理/高级工程师，研究生学历，单位：惠生（南通）重工有限公司，邮编226009，研究方向为船舶与海洋工程。