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效率新浪潮

海運(yùn)是最環(huán)保的長途貨運(yùn)方式,。全球的這些船舶的推進(jìn)系統(tǒng)很快將變得更加高效,。

丹麥海運(yùn)公司馬士基和韓國造船廠大宇公司正在韓國聯(lián)合建造最大的船舶。這些龐然大物般的運(yùn)載工具長400米,、寬59米,、高73米。這些如海上巨獸的龐大船體可以容納一個(gè)籃球場加一個(gè)橄欖球場再加一個(gè)冰上曲棍球場,，并且每個(gè)球場都能配備數(shù)千個(gè)觀眾坐席,。每艘船都能運(yùn)載多達(dá)1.8萬個(gè)標(biāo)準(zhǔn)集裝箱——比當(dāng)前正在服役中的最大集裝箱船“Emma Maersk號”的額定載重噸位增加16%。據(jù)馬士基公司稱,，一艘這種新建船舶能夠運(yùn)輸1.11億雙膠底帆布鞋,，足以讓所有墨西哥人每人一雙。

這艘達(dá)到了新的“3E”（經(jīng)濟(jì),、能源、環(huán)境）等級的船舶不只是在尺寸方面樹立了標(biāo)桿,，它們也是能效和環(huán)境友好性能方面的楷模,。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，工程師特別在推進(jìn)系統(tǒng)上付出了大量心血,。西門子的船舶工程師Kay Tigges表示,，“海運(yùn)船舶的最大一部分成本源自燃油消耗。”譬如,，“Emma Maersk號”滿載航行一小時(shí)消耗約1.4萬升重油,，并向大氣排放超過40噸二氧化碳——比德國一個(gè)5人家庭一年排放的二氧化碳還要多。因此,，任何一點(diǎn)節(jié)省都能很快從船運(yùn)公司預(yù)算和環(huán)境兩方面取得回報(bào),。

因此，3E級船舶將配備更加高效的推進(jìn)系統(tǒng),。西門子為這種推進(jìn)系統(tǒng)提供了關(guān)鍵組件,。兩臺總輸出功率達(dá)8.6萬馬力的重油引擎將為船上的兩只分別直徑10米、重70噸的螺旋槳提供動(dòng)力,。這些引擎的運(yùn)行速度比其他船舶推進(jìn)系統(tǒng)更慢,，沖程更長；換句話說,，活塞在汽缸內(nèi)的運(yùn)動(dòng)距離更遠(yuǎn),。這將燃油消耗量降低了2%到4%,。不過，還可以進(jìn)一步提高引擎效率,。Tigges說：“如今,，燃燒過程釋放的能量有大約一半以廢熱的形式被浪費(fèi)。因此,，在3E級船舶中,，我們安裝了一個(gè)特殊系統(tǒng)，用于將這些廢熱轉(zhuǎn)換為電能,。我們已經(jīng)將該系統(tǒng)用在其他船舶中,。”

這樣一來，引擎產(chǎn)生的滾燙的廢氣再也不會(huì)被直接排放到大氣中,，而是被用于加熱水,，產(chǎn)生水蒸氣，以推動(dòng)蒸汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī),。因?yàn)榇嫌辛诉@種能量回收發(fā)電,，所以不必再輔助配備柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。得益于此,，3E級船舶每年最多可發(fā)電2.5萬度,。但是，在遠(yuǎn)洋船舶上,，需要用電的不只是船載電子裝置,；運(yùn)輸?shù)呢浳锉旧硪残枰秒姡驗(yàn)樵S多集裝箱都必須制冷,。

3E級貨運(yùn)船代表著更好的經(jīng)濟(jì)效益,、更低的能耗和致力于環(huán)保的努力。

西門子工程師在兩個(gè)傳動(dòng)軸上都安裝了具備電機(jī)功能的發(fā)電機(jī),。當(dāng)船舶的用電量低于發(fā)電機(jī)生產(chǎn)的電量之際,，便是這些設(shè)備大展拳腳之時(shí)。在這些情況下,，額外的電量可被用于提升推進(jìn)力,。在理想狀況下，可以額外向兩個(gè)傳動(dòng)軸提供總共高達(dá)6,000千瓦的動(dòng)力,，同時(shí)保持相同水平的油耗,。安裝在傳動(dòng)軸上的具備電機(jī)功能的發(fā)電機(jī)也能發(fā)電。為了做到這一點(diǎn),，該系統(tǒng)將從電機(jī)模式切換至發(fā)電機(jī)模式,，將傳動(dòng)軸在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。在集裝箱船上,，這種情況會(huì)有規(guī)律地出現(xiàn),。Tigges說：“汽輪發(fā)電機(jī)不能滿足冷藏式集裝箱的用電需求,，這是常有之事。在氣候溫暖的地區(qū),，冷藏系統(tǒng)用電水平在8000至1.1萬千瓦之間,。”——這等于兩臺大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率。Tigges透露,，西門子提供的系統(tǒng)將燃油消耗量降低了12%以上,，從而減少了溫室氣體排放量。Tigges表示,，“就亞歐航線而言,，拜西門子系統(tǒng)所賜，這種超級貨船的每集裝箱二氧化碳排量將比行業(yè)均值低50%,。”

會(huì)學(xué)習(xí)的船舶,。為了改善馬士基公司船隊(duì)的能源平衡，新船上還會(huì)安裝一個(gè)西門子數(shù)字效率管理器,。該系統(tǒng)已經(jīng)在幾艘船舶上運(yùn)行,。它可以評價(jià)多達(dá)1萬項(xiàng)功能輸出的信息——譬如，評價(jià)諸如推進(jìn)系統(tǒng)的當(dāng)前燃油消耗和能耗情況等信息,。它也收集關(guān)于船舶的水平位勢,、舵位和天氣等的數(shù)據(jù)。必要時(shí),，可以逐秒測量這些值,。Tigges說：“我們的解決方案是一個(gè)開放式系統(tǒng)。就像智能電話一樣,，眾多不同的供應(yīng)商可以為該平臺開發(fā)應(yīng)用，對該系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)加以利用,。譬如,，某個(gè)應(yīng)用程序可以根據(jù)船舶數(shù)據(jù)和天氣數(shù)據(jù)建議航線，或者它可以針對當(dāng)前情形建議水平位勢,。”

數(shù)據(jù)也可以通過衛(wèi)星傳送至船運(yùn)公司,，以實(shí)現(xiàn)高效的船隊(duì)計(jì)劃。Tigges補(bǔ)充道,，“配備了數(shù)字效率管理器的船舶可以相互學(xué)習(xí),。此外，船長之間也存在競爭,，因?yàn)榇\(yùn)公司可以看出哪一位船長的運(yùn)行方式最經(jīng)濟(jì)劃算,。如果以方式利用該系統(tǒng)，還可以將運(yùn)行成本再降低2%到3%,。”

效率提升將為船運(yùn)公司帶來回報(bào),，其本身對保護(hù)環(huán)境也非常重要,。譬如，在2011年開展的一項(xiàng)研究中,，國際海事組織（IMO）得出的結(jié)論是,，2007年國際海運(yùn)排放的二氧化碳總量達(dá)8.7億噸。這個(gè)數(shù)字超過了德國的年均排放量,，占全球總排放量的2.7%,。因此，盡管就每噸每公里的溫室氣體排放量而言,，海運(yùn)是最環(huán)保的長途貨運(yùn)方式,，效率提升依然十分迫切。馬士基公司稱,，采用新的集裝箱船來運(yùn)輸貨物,，每噸貨物每公里的二氧化碳排放量僅為3克。相比之下,，據(jù)馬士基公司提供的數(shù)據(jù),，卡車運(yùn)輸每噸貨物每公里排放的二氧化碳為47克，空運(yùn)的相應(yīng)排量為560克,。