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DNV 渡轮脱碳洞见:技术创新与电气化

轮渡行业最近的技术创新主要集中在电气化和电池动力;对此,DNV 介绍了推动渡轮脱碳的三项关键技术。

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挪威船级社DNV周四(11月16日)发布了一份关于渡轮脱碳的海事影响报告。 以下为文章节选:

配合航运业一系列的温室气体减排研究方案,渡轮行业最近的技术创新多集中于电气化和电池动力。对此,DNV 将介绍推动渡轮脱碳的三项关键技术。

在国际海事组织立下更具愿景的脱碳目标后,社会和政治压力正不断增大,因此,海运业的每个领域目前都需要研究最实用且最具成本效益的温室气体减排方法。其中,对于渡轮领域而言,电气化和电池动力是较首要的议题。

电气化和电池动力非常适合渡轮

“渡轮是推行电气化和电池动力的完美领域;其中,同一港口群之间的短途定期路线能让定期充电变得更容易进行,并减少了对大型电池的需求。”DNV 客船和滚装船部门总监 Hans Eivind Siewers 表示。

近年来有三项新技术预计将对渡轮市场产生影响;其中,很明显地,这些技术都受益于最近在电池能量密度发展方面的推升。而新技术的其中两项创新,都围绕于技术已成熟的水翼升力技术,该技术正因能源效率研究的推进而卷土重来。

水翼船:快速水翼渡轮正让此类技术“回到未来”(back to the future)

水翼升力技术,即通过使用水翼让船只在加速时从水中升起,是20 世纪 70 年代一项因能提升乘客舒适度和高速航行而流行的技术,但由于相关技术的燃料和能源消耗不佳,该技术最终被边缘化。然而,在过去几年中,通过高强度和轻质复合材料的进步、水翼技术的进步,以及最重要的电池能量密度的提高,该技术重新开启大门。

协作创新:开发全电动快速水翼渡轮

2020 年,Kitsap Transit【在作为西雅图(Seattle)大都市区一部分的华盛顿州基萨普县(Kitsap County, Washington)提供服务的公共交通机构】、Foil Ferry LLC(Anacortes 的 Bieker Boats 和西雅图造船公司 Glosten 的合作项目)和 Washington Maritime Blue 获得了美国联邦交通管理局的创新拨款,以开发全电动快速水翼渡轮概念的验证设计。在 DNV主导的岸边基础设施、许可要求以及经济、环境影响研究的帮助下,相关高速水翼渡轮的初步设计已成功交付。

脱碳只是 Fast Foil Ferry (高速水翼渡轮)的优势之一

“这些渡轮使用的能源约为传统快速渡轮的三分之一,并且,其本地排放为零。当船体飞过水面时,它们所产生的波浪影响可以忽略不计,因此,这在保护敏感的海岸线,例如华盛顿州里奇通道沿线的海岸线方面非常重要;该海岸线构成了布雷默顿-西雅图(Bremerton–Seattle)航线的重要部分。”负责协调快速水翼渡轮项目的 Washington Maritime Blue 项目总监Cassidy Fisher解释。

渡轮的巡航速度为 30 节(约 55 公里/小时),可达航程约为 30 海里。 这意味着,他们将能够在不充电的情况下完成拟定的布雷默顿至西雅图通勤航线的完整往返航程。

财务效益为 Fast Foil Ferry 提供了商业理由

Fast Foil Ferry 的一系列广泛优点,包括与非水翼船体相比的更低动量、能为乘客提供更舒适的乘坐体验、能减少噪音,以及有机会透过渡轮交通量进一步减少华盛顿州道路上的汽车;并与此同时,也将为其运营商节省大量成本。

“我们估计,与传统柴油动力渡轮相比,其年度运营成本可降低 35%;主要归因于其节能效应,但仍需取决于柴油价格。”Cassidy Fisher继续说道,并强调: “除了脱碳的好处之外,这是一个强有力的商业案例,能消除了其进一步发展的潜在重大障碍。”

该项目的目标在于争取额外的400万美元联邦资金辅助,以推进和完成设计开发阶段,同时,其全面试验、建设和部署以及岸边基础设施的开发将需要另外1800万美元资助。

从液化天然气(LNG)到电池动力

在乌拉圭,渡轮运营商 Buquebus 正准备开始运营世界上其中最大的电池动力船。 这艘 130 米长的船舶目前正由塔斯马尼亚造船商Incat 建造,其电池容量将超过 40 MWh,是之前所建造的任何电池动力船储能容量的近乎四倍。

2013 年,在Buquebus向Incat 交付了第一艘在DNV入级的 LNG动力船“HSC Francisco Papa”并带来成功后,Incat原计划让将入级 DNV的新船使用LNG运行,不过,在Incat 创始人Robert Clifford向Buquebus 展示了他的新型电动/电池动力船计划后,该新船已改用电动/电池推进。

“我们的总裁 Lopez Mena 先生询问 Incat 是否可以在我们未来的船舶上使用电力推进技术;接着,经过为期几周的重量与速度计算后,Incat回复我们这是可能的。”Buquebus 技术经理 Gerardo Babini 解释。

渡轮的未来在于电池供电系统

虽然 Buquebus 渡轮在设计上与前两艘水翼船有很大不同,但所有这些技术都展示了电力/电池动力在航运脱碳中可以发挥的关键作用。随着电池技术进一步推进,这方面的发展可能性会更大,特别是对于渡轮行业。

Hans Eivind Siewers 表示:“这些技术都非常令人鼓舞且印象深刻,同时,我们可以对未来十年的电池动力技术发展抱有更多期望。其中,在能量密度方面的提高将扩展航程,开辟更长的航线并减少对稀缺碳中性燃料的依赖。这将为航运业的 2050 年净零排放目标带来巨大贡献。

注意:DNV “渡轮脱碳:技术创新与电气化”(Decarbonizing ferries: Technological innovation and electrification)的完整海事影响报告可在此处查询

照片来源:DNV / Incat Tasmania
发布日期:2023 年 11 月 24 日

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Corvus Energy将为日本邮船新型电动拖轮提供电池系统

这艘环保型港口拖轮将由日本京滨船坞建造,并将采用Corvus Energy的Orca Energy电池系统,总容量为2712千瓦时。

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零排放解决方案供应商Corvus Energy于周四(10月30日)宣布其已被选中为日本邮船株式会社(NYK Line)建造的电动拖轮提供电池系统;同时,该拖轮将由日本的京滨船坞(Keihin Dock)建造。

当下,这艘环保型港口拖轮将采用Corvus Energy的Orca Energy电池系统,总容量为2712千瓦时。

其概念设计由NYK Line项目工程团队主导,而后续细节设计则由京滨船坞完成。

其中,这艘新型电动拖轮标志着日本在实现碳中和港口方面取得的重大进展,并配备了电池和由株式会社TMEIC提供的日本首个国产大容量电机驱动系统,以及具有动态定位系统(DPS),并且,除了强大的零排放推进能力,它也同步提升了船员舒适度和安全性。

日本邮船株式会社(NYK Line)项目工程团队经理Satohiko Kodama 表示:“这艘船是我们的集体创新成果——一艘兼顾人类福利和地球环境的‘未来拖轮’,将引导日本下一代海事产业的发展方向。”

“通过整合国内合作伙伴的先进电力推进系统和Corvus Energy的尖端储能技术,我们正朝着实现零排放港口的目标迈出重要一步。”

Corvus Energy执行副总裁兼欧洲及亚洲区域销售主管Ole Jacob Irgens 表示:“我们很荣幸能与NYK和京滨船坞(Keihin Dock)合作开展这项创新的电动拖轮项目。”

“该项目进一步巩固了Corvus Energy作为日本领先零排放电池技术供应商的地位,而目前,已有十余艘船舶搭载Corvus电池系统在日本航行。”

该电池系统将由Sumisho Marine提供,并计划于2026年6月交付。预计,该拖轮将于2026年底前投入运营,隶属于日本邮船集团(NYK Group)旗下的Naikai Tug Boat Service。

图片来源:Corvus Energy
发布日期:2025年11月3日

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新加坡研究院通过合作伙伴关系共同推进海上电气化和电池安全

在未来船舶与系统设计 (FSSD) 项目下,此次合作建立于新加坡理工大学 (SIT) 与美国船级社休斯顿分部 (ABS Houston) 和 Sea Forrest 的持续合作基础上,以加强港务船电池舱的安全性。

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美国船级社 (ABS)、密歇根大学 (University of Michigan,简称UM)、新加坡理工大学 (Singapore Institute of Technology,简称SIT) 和 Sea Forrest Technologies (S) Pte Ltd. 的代表最近签署了一份谅解备忘录,旨在探索电池和电气化在海事行业中的应用。

其中,该协议为各机构在电池技术和电气化能力相关的学术、科学项目上的合作建立了合作框架,而其活动,则包括编写出版物和报告,以及开展联合研究项目和举办研讨会。

据 SIT 介绍,此次伙伴关系建立在未来船舶与系统设计 (Future Ship and System Design,简称FSSD) 项目下其与美国船级社休斯顿分部和 Sea Forrest 正在进行的合作基础之上,同时,FSSD项目也旨在研究港务船电池舱的安全性。

与密歇根大学合作,SIT 正在扩大这项重要研究的范围和影响,并同时为SIT的学生和学术人员创造宝贵的学习与研究机会。

新加坡理工大学 (SIT) 副院长(行业与社区)Bernard Nee 表示:“通过此次合作,新加坡理工大学 (SIT) 能够充分利用我们的研究专长与全球领导者和创新者携手推进船舶电气化进程。其中,这为我们的学生和教师提供了宝贵的学习与研究机会。通过将教育、研究和行业应用进行结合,新加坡理工大学正致力于培养人才,并共同开发安全实用的解决方案,以支持该行业向更可持续的未来转型。”

美国船级社 (ABS) 高级副总裁兼首席技术官 Patrick Ryan 表示:“电气化是该行业的一项关键技术,能为船舶和近海作业带来切实的效益,并有助于提高效率和增强合规性。因此,ABS很荣幸能与密歇根大学和SIT等领先的研究机构以及 Sea Forrest 等具有前瞻性思维的创新者合作,以围绕于这些重要技术加强海上安全。”

密歇根大学Robert J. Vlasic工程学院院长Karen A. Thole 表示:“此次合作汇聚了全球推动海上电气化进程的三大关键领域——学术界、产业界和技术开发。因此,我们正期待开辟一条道路,将富有前景的理念从实验室推向市场。”

Sea Forrest Technologies (S) Pte Ltd. 首席执行官George Lee 表示:“这份谅解备忘录体现了我们加速海上电气化的共同承诺。通过携手美国船级社、密歇根大学和新加坡理工大学,我们将共同为船用电池树立全新标准,实现更快的审批速度和绝对的安全性,并踏出关键一步朝大规模采用清洁能源解决方案实现海上脱碳迈进。”

图片来源: Brenda Ahearn/University of Michigan, College of Engineering, Communications and Marketing
发布日期:2025年9月15日

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东京汽船和Marindows公司启动日本首个纯电池供电拖轮项目

该电动港口拖轮预计将于2028年开始建造,并于2030年开始在港口投入运营。

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东京汽船株式会社(Tokyo Kisen)和Marindows于周三(8月13日)宣布双方已正式启动日本首艘纯电池供电港口拖轮的开发项目。

其中,项目业主为东京汽船,而Marindows则是项目协调方。建好后,这艘电动港口拖轮将在横滨港和川崎港运营,并旨在根据日本的“碳中和港”(Carbon Neutral Port,简称CNP)政策实现“港口温室气体零排放”。

同时,双方已计划在今年完成详细的可行性研究和概念设计,并将随后最终确定船舶的建造与概念设计。预计,该船将于2028年开始建造,并于2030年开始在港口开展商业运营。

在2023年1月,东京汽船在日本投入使用该国首艘配备2,486千瓦时大容量电池的串联式混合动力电动拖轮“TAIGA”。

如今,基于两年半的电动拖轮运营经验,该项目将迈入下一阶段,通过开发、建造纯电池驱动的电动拖轮实现真正的零排放(零二氧化碳)运营。

其中,这一目标将通过结合大容量船载电池系统(6.66 MWh)和兆瓦级快速充电器予以实现。

图片来源:东京汽船
发布日期:2025年8月14日

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