特别关注｜现有船舶节能改造技术措施

运营船舶的温室气体减排是国际海事组织（IMO）、相关国家和组织关注的焦点，IMO海洋环境保护委员会第80次会议（MEPC 80）通过了2023减排新战略后，运营船舶面临怎样的处境，有哪些船舶节能改造技术路径能够实施推进，航企应从哪些方面着手？

全球海运船队碳排放现状及需求

1、全球海运船队碳排放现状

国际海事组织（IMO）海洋环境保护委员会第80次会议（MEPC 80）通过了2023减排新战略，明确了2050年前后达到净零排放的战略目标，并考虑不同国情；同时设立两个指标核验点：一是到2030年，排放总量比2008年减排20%、力争30%；二是到2040年，实现排放总量比2008年减排70%、力争80%。同时到2030年，实现国际海运温室气体减排新技术/燃料使用比例达到5%、力争10%。相比于2018年初步战略，其分阶段目标采取刚性的总量控制，对全球航运船队带来很大压力。

对于船东而言，营运船舶的温室气体减排已成为首要关注重点，同时也是IMO、相关国家和组织关注的焦点，相应的减排公约、规则已正式生效实施。据2022年统计数据，全球船队共产生了约9亿吨的CO₂排放量，占全球总量约3%。其中，67%的排放量来自2013年1月1日前建造的、吨位在400GT以上的现有船舶。这些船舶不适用于船舶能效设计指数（EEDI）的规定，处在法规的“真空地带”。

2、全球海运节能减排技术需求

据初步统计，在不采取功率限制措施的情况下，全球船队有超过75%的船舶（集装箱船、散货船、油船）将不符合EEXI要求。因此，实现2030年减排20%的目标，现有营运船舶采取行动迫在眉睫。

对现有营运船队而言，实现履约合规的备选措施和途径主要有以下四大类：

(1)轴/发动机功率限制，即降速/功率；

(2)更换燃料，即燃动系统改造；

(3)以新造船舶淘汰旧船；

(4)节能改造，包括碳捕集。

船舶节能改造技术方案

对船舶进行节能改造，核心就是优化船体、螺旋桨、主机之间的匹配，将螺旋桨与水之间产生的推力更高效地用于克服船体阻力。目前主要有如下几种方案及方案组合：

1、船型设计改进（船首/船尾）。对于部分老旧船舶，在设计建造初期并未过多考虑船首/船尾阻力，对这类船舶进行船首/船尾优化，降低兴波阻力和波浪增阻，提升尾流场均匀度，节能效果提升明显。

2、螺旋桨优化。螺旋桨优化措施，具体包括了直接针对螺旋桨本身的替换高效桨和修削螺旋桨桨叶，以及改善螺旋桨尾流的桨前装导轮/导流叶片和桨装消涡鳍等方案。

3、舵叶优化。以减小阻力、提高舵效为目标的舵叶优化，包括舵剖面优化、剖面扭曲、加舵球、加舵鳍等工艺措施，节能效果1%～3%左右。

4、气层减阻。利用空气与水在密度和粘性上的差距，向船底注入气体，在船底形成并保持薄气层，使船底与水有效分离，减小船底湿表面积，显著减小船舶摩擦阻力，降低船舶能耗。节能效果10%左右，但系统较复杂，工程量较大，系统不工作时会有略微增阻。

5、风力助推。目前以风帆和风筒转子为主要方式，包括若干转子、控制模块、监测模块、电气模块等。

6、船上碳捕集（OCC）。未来数十年，含碳能源仍将是主流船用燃料，国内目前已完成全流程的设计开发和性能验证，待实船验证。

船舶节能改造通用标准流程

◈ 船型参数分析；

◈ 流场CFD评估；

◈ 节能装置选型；

◈ 节能装置设计与增效CFD评估；

◈ 水池试验验证（如需）；

◈ 节能装置设计加工；

◈ 节能改造工程实施；

◈ 实船效果验证；

◈ 数据收集反馈与改进。

节选自《中国船检》杂志第8期《减排新战略下现有船舶节能改造技术措施》

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