双燃料,多用途船市场“转折点”
2024-10-04 11:31 | 中国船检 船市观察
◎“SOFIA”轮交付/芜湖造船厂
多用途船市场也被翻至新的一篇,尤其在低碳设计方面。越来越多涉足该领域的船东或运营商在扩大船队规模的同时,着重强调船舶的绿色化特征。
收官,出海
不久前,芜湖造船厂有限公司(简称芜湖造船厂)交付芬兰船东Langh Ship订造的7800载重吨多用途船“SOFIA”轮。
2021年11月,芜湖造船厂获得来自Langh Ship的3艘7800载重吨环保型多用途船建造合同,该系列船由上海船舶研究设计院(简称上船院)设计,配备1台瓦锡兰9L34双燃料主机,液化天然气(LNG)模式下满足IMO Tier III要求,同时兼容硫含量为0.1%的轻质燃油和船用轻柴油。辅机在采用轻质燃油或船用轻柴油时,配备的选择性催化还原(SCR)模式使其能够符合IMO Tier III要求。
该系列船通过在机舱和货舱之间隔离出燃料舱来极大提高货舱利用率,并增加正向通风、氧气监测及危险气体检测等安全措施。同时充分结合以往设计,将传统自增压式为变频控制增压,各项指标满足《使用气体或其他低闪点燃料船舶国际安全规则》(IGF Code)要求,并通过对LNG压力、温度和流量的精准控制降低运营成本。
设计阶段,使用CAESES和STAR-CCM+软件相结合的设计方法进行多工况下的线型优化,通过计算取消结构肘板设计,有效避免了结构振动源通过肘板传递至阻尼和浮动地板,显著阻断了振动源传播。试验结果表明,该系列船的振动噪音水平远远优于ISO 33741标准要求。另外,船舶合理平衡要求工况中弯矩剪力与船舶重量关系,从而有效降低了空船重量,并使载重量提高。
“SOFIA”轮与之前交付的姊妹船“LOVISA”轮和“OLIVIAL”轮采用S-Bow直艏线型,并在螺旋桨后方设置带舵球的悬挂舵,配可调距螺旋桨,自动匹配最佳转速和螺距,提高推进效率。作为一款对货舱装载要求极高的多用途船,该型船在设计之初便充分考虑货舱适装性和装载灵活性。船舶最大化舱盖以上载货平台面积,2个箱形货舱贯穿整个船中、船首区域,2号货舱舱长超54米,配移动横舱壁(适装三个位置)来满足灵活的装载要求;吊离式舱口盖设计方便大件运输,在装载量允许的情况下,可满足90米长、15米宽的大件运输;配备钢卷专用二甲板,其设计应用最大程度地保证了钢卷快速装卸及舱容利用。
该系列船后期可以直接使用液化沼气(LBG)作为燃料,且燃料舱设计也方便日后储存甲醇和氨,同时还为电池安装预留了空间,使混合动力解决方案成为可能。这3艘7800载重吨环保型多用途船将在芬兰托尔尼奥港(Tornio)和荷兰泰尔讷曾港(Terneuzen)之间为跨国不锈钢制造企业奥托昆普(Outokumpu)运输半成品和成品钢材(回程装载废钢),而为保证在波罗的海北部波的尼亚湾全年航行,船舶满足芬兰/瑞典1A冰区要求。
最新一则与环保型多用途船有关的消息也出自这家安徽船厂。芜湖造船厂为德国船东SAL Shipping建造的“虎鲸”级(Orca Class)14600载重吨多用途重吊船首制船“ELISE”轮日前交付,该船船体设计和相关设备满足低温要求,具有1A冰区符号,符合《国际极地水域船舶作业规则》要求,能够保障船舶极地水域安全航行。“虎鲸”级船采用紧凑高效的主发动机和柴电混合动力系统,具有更高的燃油经济性和冗余度,智能能源管理和回收系统可在停靠港口时使用岸电,配置的双燃料发动机未来可通过燃烧甲醇帮助客户实现碳中和运输。装卸方面,该型船装配两台起重能力各为800吨的克令吊。
◎“ELISE”轮交付/芜湖造船厂
不只是LNG
除LNG外,多用途船运营商还将目光投向了其他替代能源。接下来几年,我们陆续会看到更多的双燃料多用途船进入市场。
在过去的3个月中,中船黄埔文冲船舶有限公司(简称黄埔文冲)为塞浦路斯船东Schoeller旗下新加坡子公司AAL Shipping建造的32000载重吨多用途重吊船“AAL LIMASSOL”轮和“AAL HAMBURG”轮依次交付。
2021年,AAL Shipping启动第三代多用途船建造计划,与黄埔文冲签订4+2艘“Super B”级(Super B Class)多用途船建造合同,今年4月,双方再签2艘订单,AAL Shipping的第三代多用途船船队规模增至8艘。“Super B”级船配备3台350吨克令吊,联吊能力700吨,采用S-Bow直艏线型设计,应用二甲板兼做延伸甲板、超宽纯箱型货舱及超大液压舱盖等多项创新性设计,优化的甲板空间使其能够安全地存放极高和超大尺寸货物。船舶排放满足IMO Tier III和EEDI第三阶段要求,并预留甲醇双燃料配置,符合绿色航运建造理念。
去年,德国船东Krey Schiffahrt向泰州三福船舶工程有限公司(简称三福船舶)订购2+2艘多用途船。Krey Schiffahrt官网显示,这是该公司此前10年中的首份订单,新船采用甲醇预留设计,配备两台克令吊,每台克令吊的最大起重量为250吨,通过船体优化和创新的推进系统,以及船舶性能监测系统和能源管理系统,与同等吨位船舶相比,该型船可减少35%以上的燃料消耗和二氧化碳排放。载货方面,76.5米长(舱容15215立方米)的大型无障碍货舱可在甲板下方堆放长型设备,另有舱容1685立方米的小货舱。
Skarv Shipping Solutions与黄海造船造船有限公司签订的4+2+2艘7000载重吨多用途船计划于2025年第三季度开始交付。该系列船的发动机未来可使用甲醇或氨,绿色设计还包括电池和岸电系统,以及带有动态螺旋桨驱动系统的调峰装置和高压配电盘等。货物装卸方面,这型船的敞口设计可以移动高垂直货物,舱室设置在船舶靠前位置以确保能见度并增加甲板空间。
挪威船东Grieg Maritime在黄埔文冲订造的一款氨预留型82000载重吨多用途船将于2026年陆续交付。这型船环保性能优越,配备MAN B&W 5S60ME型发动机,主辅机均配备SCR系统,满足IMO Tier III和EEDI第三阶段要求。全船采用更节能环保的LED照明灯具,配置大容量岸电系统,从而有效降低船舶日常航行和码头靠泊时的能源消耗。适货性方面,这型多用途船除纸浆外,还可装载木材、散装货物、大件货物及集装箱等货物。
在土耳其,Atlas船厂手持4艘来自荷兰航运企业Longship的4艘8600载重吨甲醇预留多用途船订单。该型船由希腊船舶设计公司Ankerbeer研发,配有低转速大直径固定螺距螺旋桨,初期采用柴电推进系统,经过改装可使用替代燃料。根据需要,这型船为运输生物质固体燃料进行了设计优化,具有一个舱口长81.9米的全箱形货舱,适用于装载件杂货和敞口状态下的项目货物运输。
荷兰造船厂(Holland Shipyards)手持5艘设计前卫的多用途船订单。这型3800载重吨多用途船由荷兰船舶设计公司Conoship International设计,船长89.42米、型宽13.2米,设有中间甲板以增加货物容量,货舱容积5530立方米。船舶通过柴电混合动力来灵活调控发动机负载,配合高效的电力储能及回收系统能够充分利用航行过程中的再生能量,进一步降低整体能耗和排放。除此之外,该型船还可以使用可持续燃料,并将安装两桅由荷兰商船帆推进系统制造商eConowind设计的VentiFoil风帆系统。
具象第一艘
其实,最早的替代燃料多用途船订单正是由芜湖造船厂承接。
2022年1月24日,芜湖造船厂为荷兰船东西特福航运(Spliethoff)旗下子公司Wijnne Barends建造的新一代5800载重吨冰区加强型多用途船“LADY MARIE CHRISTINE”轮交付。
◎“LADY MARIE CHRISTINE”轮/WIJNNE BARENDS
“LADY MARIE CHRISTINE”轮入选了英国皇家造船工程师学会(RINA)“2022年度杰出船型世界名船录”(Significant Ships of 2022),同时也是全球首艘入选该名录的替代燃料多用途船。该船船体采用敞口航行设计,载货能力强。为最大限度满足载货空间及不同种类货品,尤其考虑甲板载货,该系列船采用驾驶室和上层建筑舱室前置设计,在确保驾驶台获得完美视线的同时,甲板空间可容纳超大货物的,5.5米吃水的条件下的无舱盖航行可运输不适合货舱或因太重而无法在甲板上运输的重型和/或大体积货物。艉部配备宽体舵及导流罩融入船体线型,使航行更加节能高效。可调距螺旋桨和导流罩的结合优化了船体线以减少水中阻力,优化的推进系统和齿轮箱驱动变频轴带发电机使主机能以最佳转速、螺旋桨能以最佳螺距运行。一套废热回收系统,两台互为备用的发电机组只在港口停留期间正常向船舶供电,确保船员生活设施供电。这些能让综合效率提升的特性使得该船船舶能效设计指数(EEDI)达到9.33g(CO2/tNm)的优异值,只为所需值的56.7%。
动力系统方面,该船及其姊妹船“LADY MATHILDE”轮、“LADY MENNA” 轮 和“LADY MONIQUE”轮配备瓦锡兰提供的LNG推进和燃料储存系统,成为首批使用LNG作为燃料的近海多用途船。目前,大多数选择替代燃料的多用途船船东均来自欧洲,这与欧洲正在收紧的航运碳排放要求有直接关系。“Lady M”系列船的设计旨在满足环境立法,而无需进行大幅改动。LNG因对环境的低影响而被选择作为主要燃料,而且未来容易被碳中性的生物液化天然气(Bio-LNG)取代。
参与“Lady M”系列船基本设计和开发的是Conoship International公司,同为荷兰企业,Conoship International熟悉Wijnne Barends对于多用途船适运原木、纸浆和纸张等林业产品的具体要求。之后,芜湖造船厂进行详细设计。为解决LNG储罐位置难题,考虑到近海运输空间限制,瓦锡兰为此开发了一种特制解决方案,允许其LNG储存和供应系统(LNGPac)安装在甲板下方,而不会损失货舱空间。与同类船舶相比,这种LNG储罐布置使甲板上的可用货舱空间增加25%,这意味着可以运输大型项目货物,如长度超过80米的风力涡轮机叶片。当然,特殊的隔热和防火安排及强化的支撑结构确保了这种设计的安全性。
特殊的余热回收系统也在整体能效概念中也起着关键作用。“Lady M”系列船通过利用主机和辅机的热量加热上层建筑及热供水系统来减少燃料消耗和碳排放。船舶冬季航行于寒冷的波罗的海水域需要大量热量,找到一种将热量从尾部机舱传输到船艏甲板舱室和船员房间的方法是一项挑战,但“Lady M”系列船通过使用良好的绝缘隔热工艺达到了预期效果。
除此之外,瓦锡兰优化推进器系统的理想解决方案Opti Design功能可以优化螺旋桨和高压喷嘴,优化推进效率。这些集成技术通过瓦锡兰Data Collection Unit及基于iCloud的服务和远程监控得到支持,让船舶可操作性、燃料经济性和定期维护得到优化。