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乌斯坦首席设计师谈新一代零排放船舶设计

时间:2022/6/29 11:17:07 点击:

  核心提示: 近年来,全球航运业面临的减排压力越来越大,为了满足日益严格的环保法规要求,行业相关各方正在积极探索可行的脱碳路径,各种替代能源在船舶上的应用也逐渐得到拓展,与此同时,替代燃料动力船舶的研...

近年来,全球航运业面临的减排压力越来越大,为了满足日益严格的环保法规要求,行业相关各方正在积极探索可行的脱碳路径,各种替代能源在船舶上的应用也逐渐得到拓展,与此同时,替代燃料动力船舶的研发设计也取得了良好进展。近期,全球知名船舶设计公司乌斯坦发布了新一代零排放船舶设计“Ulstein Thor”,该船长149米,集补给、科考、救助功能(3R)于一体,并且采用钍基熔盐反应堆(MSR)系统,能够产生大量清洁、安全的能源,如同一个移动的海上“充电站”,能够为其他船舶提供充电服务。为了演示其可行性,乌斯坦还专门开发了能够通过“Thor”来充电的全电动探险邮轮设计“Ulstein Sif”,该船应用下一代固态电池,可以实现零排放航行。

乌斯坦首席设计师谈新一代零排放船舶设计

乌斯坦首席设计师Øyvind Gjerde Kamsvåg先生

乌斯坦首席执行官Cathrine Kristiseter Marti评价称:“我们的行业有着实现零排放运营的目标、雄心和必要性,但是到现在为止,还没有找到解决方案。而‘Thor’可能就是我们一直在寻找的答案。‘Thor’实质上是一个浮式、多用途‘发电站’,可能会引发一场新的电池革命。”

对于“Thor”配备的钍基熔盐反应堆系统,乌斯坦表示,该技术可能预示着海上清洁能源应用的新曙光。“这是一种安全、高效且经过操作验证的解决方案,通过将钍(一种丰富的、天然存在的低放射性金属)溶解在液态盐中来发挥作用。随后的连锁反应将盐加热,产生蒸汽来驱动涡轮机并发电。尽管该技术在陆地上的发展有据可查,但其提供清洁海上动力的潜力尚未被纳入船舶设计当中,而乌斯坦则看到了改变这种状况的机会。”

乌斯坦是一家集船舶设计、船舶建造、设备和系统集成、设备(电气)生产、船舶运营的跨国集团公司。作为一家历史悠久、底蕴深厚的全球知名企业,乌斯坦一直在拥抱变化、坚持创新,积极响应新的市场需求,不断为海事行业提供面向未来的可持续解决方案。多年来,乌斯坦在船舶设计领域贡献了众多经典之作,由该公司开创的X-BOW®船艏和X-STERN®船艉设计一经推出便迅速实现了商业化,赢得了市场广泛好评。此次推出的钍动力3R船“Thor”和电池动力探险邮轮“Sif”设计概念采用多种先进技术,再次彰显了乌斯坦的创新设计理念,也为助力航运业加速迈向零碳未来开启了更多可能。在接受本刊专访的过程中,乌斯坦首席设计师Øyvind Gjerde Kamsvåg先生向我们进一步介绍了“Ulstein Thor”的3R功能、充电操作方式和其他技术亮点,分享了他对船用钍动力推进系统优势及其在航运业应用前景的专业解读,以及乌斯坦在零排放船型开发方面的突出成果。

记者:乌斯坦最新揭晓的钍动力船和电池动力探险邮轮概念设计分别被命名为“Thor”和“Sif”,这两个名字非常有趣,是否有着特殊的含义呢?

Øyvind Gjerde Kamsvåg:钍是一种具有微弱放射性的金属化学元素,于19世纪初由斯堪的纳维亚科学家发现,并以北欧神话中的雷神托尔(Thor/Tor)命名。根据北欧神话的设定,雷神托尔使用自己的巨锤姆乔尔尼尔(Mjølnir)作为武器,而他的战车在天空中飞驰而过则形成了雷鸣。托尔的妻子是以美丽的容貌和一头金色长发而闻名的北欧女神希芙(Sif/Siv)。一天,希芙的金发被托尔的一个敌人剪掉了,于是托尔用魔法强迫这个敌人为她打造了用金子制成的新头发。因此,我们的“Sif”号探险邮轮概念也配上了一个金色的屋顶。

记者:“Ulstein Thor”是一种3R船舶设计,用于补给(replenishment)、研究(research)和救援(rescue),请您介绍一下这三种功能。这样的设计是为了满足哪些需求?

Øyvind Gjerde Kamsvåg:我们设计“Thor”的初衷是为了给航运业提供一种全新的零排放基础设施。该船支持全电动运营,是在实现零排放全球目标的过程中迈出的重要一步。“Thor”由钍基熔盐反应堆(MSR)系统提供动力,永远不需要补充加注燃料。3R中的补给指的是补充电能和/或补充供给,既可以是为其他船舶提供动力/能源补给,也可以是饮用水和食物的补给,具体视实际情况而定。“Thor”可以用作全电动船舶的发电站,并且可以部署在有供电需求的重要位置,当前国际层面正在讨论的航运“绿色走廊”就是其中一种应用场景。其次,在紧急情况下,“Thor”可以提供救援行动,而且船上还设置了医疗和治疗区。此外,“Thor”也可以协助其他船舶。该船的研究部分既可以由船东运营,也可以出租给其他研究机构。在“Thor”为其他船舶(例如,探险邮轮)进行电力补给/充电操作期间,船上的乘客可能有机会获准登上“Thor”来参与研究或讲座等活动,借此提高他们的环保意识。

记者:作为一种浮式、多用途发电站,“Ulstein Thor”具体是如何为其他船舶充电的?对接收电力的船舶是否有特殊要求?除了已展示的探险邮轮之外,“Ulstein Thor”是否还可用于为其他类型的船舶供能?

Øyvind Gjerde Kamsvåg:“Thor”配备了自主水面航行器“Mjølnir”(姆乔尔尼尔,雷神之锤)。“Thor”可以通过应用钍基熔盐反应堆(MSR)系统来为其电池供能,而“Mjølnir”将移动到其他船舶旁边,带着充电插头和电线为这些船舶充电。通常情况下,“Thor”可以同时为四艘探险邮轮充电。需要充电的全电动电池动力船舶默认已配备下一代固态电池。目前,针对这类电池的开发活动正在进行当中,预计几年之内就会有产品推向市场。至于“Thor”能否用于为探险邮轮以外的其他船型补给能源,在推出“Thor”船舶设计概念时,乌斯坦选择先通过展示“Sif”号极地探险邮轮来证明其可行性。不过,我们能预见到,“Thor”的适用性也可以拓展至其他几种细分船型领域。

记者:“Ulstein Thor”和“Ulstein Sif”都采用了乌斯坦独创的X-BOW®船艏设计,这种设计能给船舶带来哪些益处?

Øyvind Gjerde Kamsvåg:“Thor”和“Sif”都采用了乌斯坦的X-BOW®船艏设计,而且“Thor”还采用了乌斯坦X-STERN®船艉设计,可为船员、科考人员和乘客提供一个安全、舒适的工作生活平台。X-BOW®是乌斯坦集团在2005年发布的创新型专利船艏设计,凭借在适航性、舒适度、燃油经济性和环保等方面的出色表现赢得了全球客户的青睐赞赏,在海洋工程船、风电运维母船、渔船、探险邮轮以及集装箱船等各类船型上得到了广泛应用。借鉴X-BOW®的经验,乌斯坦于2015年发布了X-STERN®创新型船艉设计,这是乌斯坦针对海上风电运维操作的特殊性专门开发的专利船艉设计,自推出以来迅速被运用到海上风电运维船。由乌斯坦负责设计的中国海上风电首个专业运维母船(SOV)也采用X-BOW®和X-STERN®设计。

简单来说,当船舶在波涛汹涌的海面迎浪航行时能够充分体现出这两种设计的优越性。X-BOW®降低了船舶在恶劣海况中航行时所需的推进力。X-BOW®并非只是随着海浪上升然后再带着巨大的力量下降,而是能够在更长的时间段内将力量更加均匀地分布在其表面,让船舶即使在恶劣天气条件下仍能保持更好的稳性,增加船上人员的舒适度。而X-STERN®的运用则减少了船舶纵摇幅度,延长了船舶在恶劣海况下的可操作时间,提升了船员舒适度和安全性,同时进一步提高了燃油经济性。因此,X-BOW®船艏和X-STERN®船艉设计有助于降低船舶能耗,从而减少排放,并且改善船舶响应(因此能够提高舒适性和安全性),增强可操作性。

记者:除了钍基熔盐反应堆(MSR)和X-BOW®船艏设计之外,“Ulstein Thor”还具有哪些技术亮点和设计特色?

Øyvind Gjerde Kamsvåg:“Thor”的设计满足在全球范围内运行的要求,包括高等级冰区,该船符合Polar Class 5和Polar Category A类极地船舶要求,能够在南极和北极海域航行。“Thor”还配备了高容量电池储能系统、补给系统、先进的研究设施、自主空中、水面和水下无人机、带有可伸缩机库的直升机甲板,以及带有机库、救援设施和消防系统的VTOL(垂直起降)无人机甲板。

记者:相比其他船舶推进方式,“Ulstein Thor”应用的钍基熔盐反应堆 (MSR)系统具有哪些竞争优势?

Øyvind Gjerde Kamsvåg:这种钍基熔盐反应堆系统可以在无需补充燃料的情况下持续不断地提供电力,而且“Thor”的船舶能源系统可能在其交付时就已经具备了船舶整个生命周期所需的所有电力。因此,在有需要时,“Thor”即使处在偏远地区也能确保关键能源可及性。由此可见,“Thor”代表了一种能够提供持续能源供应的全新基础设施,使全电动零排放船舶在一些关键区域的运行成为可能。

记者:“Ulstein Thor”配备了钍基熔盐反应堆(MSR)系统,在船舶操作和维护方面是否会给船员工作带来挑战?

Øyvind Gjerde Kamsvåg:有几家公司和相关机构正在合作开发应用于海事领域的熔盐反应堆系统,而这一概念距离成为现实还需要数年的时间。不过,类似的能源系统已经在不少领域有了许多年的运行经验,因此很多必要的知识都是现成可以借鉴的。

记者:您如何看待核动力在航运业的应用前景呢?

Øyvind Gjerde Kamsvåg:我们正在开展多个项目,其中也包括其他替代能源,但是由于替代能源的能量密度较低,因此运行能力也偏低。减少碳排放,或者实现碳中和,是航运业的一大目标,但要实现真正的零排放,我们相信钍基熔盐反应堆系统代表着未来。

记者:除了此次推出的钍动力和电池动力船舶概念设计外,乌斯坦在零排放船型开发方面还有哪些突出成果?

Øyvind Gjerde Kamsvåg:除了钍动力和电池动力船舶之外,乌斯坦在船舶能源方面也在开展其他一系列项目,其中包括采用氢气、绿色甲醇和氨气等多种替代燃料的船型。2016年,乌斯坦推出了ULSTEIN ZED™解决方案——一种能够实现连续12小时零排放运行的邮轮概念。这是通过应用当前的电池技术以及更加智能地利用船上能源来实现的。此次推出的“Ulstein Sif”设计在节能减排方面则又更进一步。钍基熔盐反应堆系统以及未来固态电池的开发、利用都还需要时间,不过,我们相信,通过多方共同努力,这将会在今后十年之内成为现实。

 

作者:国际船舶网 来源:国际船舶市场数据
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