浩瀚大洋,巨轮穿梭。航运业是国际贸易的“大动脉”,也是碳排放的“大户”。锚定“双碳”目标,对标国际海事组织(IMO)严苛新规,一场绿色变革正在我国航运业纵深推进。

6月16日,“智行中国——交通运输新质生产力一线探访”主题宣传活动采访团走进上海。在这里,高校联手企业,产学研深度融合,给船舶排放“瘦身”,为创新发展“加码”,用一套漂亮的“加减法”,为船舶绿色转型写下生动注脚。

减法:直面排放,把碳“捉”回来

“再减76%”。

这不是财务数据,而是国际海事组织IMO Tier III排放限令的硬指标。它要求船舶发动机的氮氧化物排放量,必须在Tier II基础上再砍掉近76%。

这相当于给船舶戴上了一道“紧箍”。不达标,就禁行。这道减法题,没有退路。

怎么减?“国际上把选择性催化还原(SCR)技术作为氮氧化物达标排放主流方案。”上海海事大学商船学院教授曾向明向记者介绍,SCR是在排气管后面加装“净化器”,把氮氧化物转化成氮气和水。但长期以来,船舶低速柴油机在低负荷运行时,排气温度过低,导致SCR系统的催化剂“罢工”,氮氧化物减排效率急剧下降。这是困扰全球船舶工程师多年的共性技术瓶颈。

上海海事大学船舶机舱综合实验室亮出了“硬招”——在SCR反应器前段增加辅助燃烧器的方案,对低温排气进行精准二次加热,实现了SCR系统在发动机20%低负荷工况下的稳定高效运行,氮氧化物转化率超过80%,让我国船舶在应对最严苛排放法规时拥有了自主可控的核心技术。

氮氧化物被“减”掉,硫氧化物和二氧化碳同样不能放过。

在脱硫赛道,上海海事大学与中国船舶集团有限公司第七一一研究所合作,研发船用废气脱硫塔系统,累计订单即将突破1000台套。减碳领域,一套高数十米的“碳捕捉者”装置引人注目。它就像给船舶尾气装上了“专用过滤器”,把对环境没有影响的干净气体排放出去,同时从船舶排放烟气中“捕捉”二氧化碳,将其变成液态进行储存利用。

“开发的船用碳捕集系统在台架试验中实现二氧化碳捕集率超过80%。也就是说,按一吨燃油产生3吨的二氧化碳计算,可以捕捉2.4吨二氧化碳。以一艘1.4万标箱大型集装箱船为例,应用该系统预计年碳减排量可达4.4万吨。”曾向明说。

这不仅是一串惊艳的实验室数据,更为碳中和目标提供了可行技术路径。

“除了加装碳捕集装置的方式,我们还聚焦绿色甲醇、生物柴油和LNG等领域,加速技术创新标准制定,从燃料源头大幅削减二氧化碳排放。”曾向明说。

加法:产学研深度融合,为节能“加码”

做好排放的“减法”,是履职;做优“加法”,是增效。

对于船东而言,一艘船的绿色不仅关乎环保责任,更直接挂钩运营利润。在船上装个“小外挂”,就能省下大笔燃油费。这笔账,船东算得门儿清,也乐意买单。依托产学研深度融合,一系列轻量化、高适配的节能技术落地实船,让巨轮航行更省油、更高效、更经济。

一艘7.6万吨巴拿马型散货船,不久前完成了一场低碳“爆改”。秘密武器,是上海海事大学和卯瑞低碳科技(上海)有限公司(简称卯瑞公司)联合研发的导流罩、毂帽鳍等水动力节能装置。单船往返航程12天,累计节油11吨,日均减耗燃油近1吨,综合节能5%。

“我们的水动力节能装置融合前沿科技理念,打破传统节油思路,研发导流罩、毂帽鳍、舵球、高效螺旋桨等整套成熟产品体系,经大量实船验证,精准适配散货船、油船、集装箱船等主流远洋船型,标准工况下节能率稳定在5%至15%,节能减碳成效突出。”卯瑞公司创始人陈海波介绍。

如果说节能装置是巨轮的“肌肉”,那能效管理系统就是“大脑”。

在船舶能效分析管理系统方面,上海海事大学和卯瑞公司联合建立卯瑞船舶能效数据中心,共同研发的船舶能效数据记录与分析系统,精准计算航行数据及营运能效强度。CII(碳强度指标)评级怎么保?营运策略怎么调?大数据直接给出科学预测和“最优解”。船舶管理,从此告别“凭经验”,走向“靠算力”。

“下一步,我们将从软硬件两端同时发力,帮助船东优化低碳策略,实现从‘设备供应商’到‘全生命周期降碳合伙人’的转变。”陈海波说。

“加法”不止于航行效率,更在于延长装备寿命。随着海洋工程向深远海挺进,装备长效绿色防腐成为世界级难题。上海海事大学教授刘涛团队将海洋微生物膜从“腐蚀元凶”转化为“防腐卫士”,利用细菌胞外聚合物诱导碳酸钙沉积,一张绿色、可自修复的仿生保护层就此成型。在船舶压载舱的密闭空间、管道内壁等典型场景下,通过定期注入特定微生物,涂层便可原位形成和自我修复。防护持久,且环境友好,大幅降低了船舶全生命周期的维护成本。

从水动力“小装置”,到能效“大数据”;从硬件物理改造,到软件数字赋能。加减之间,尽显新质生产力的澎湃动能。减去的是污染与负担,加上的是效能与底气。巨轮破浪,绿色突围。深蓝之上,中国答案,正全速航行。