国际海事组织（IMO）已决定通过船舶能效指数（EEDI）来减少新建船舶的二氧化碳（CO2）排放量。那么，如何通过技术手段来实现这一目标？

EEDI以船舶航行每海里运输每吨货物所产生的二氧化碳来衡量其能效水平。IMO要求EEDI分阶段逐步执行，到2025年进入第二阶段时，船舶的EEDI应比基线降低30%。

那么，航运业应如何实现上述减排目标？这一目标是否如发动机制造商所言，能够通过研制先进的船用发动机、涡轮增压器及设计新型螺旋桨来实现？船用涂料供应商是否也能做出贡献？业界又能否简单地通过转换燃料来实现目标？

提高发动机能效

目前装船的大部分二冲程发动机都是长冲程发动机，具有功率重量比大的特点，提高了推进效率。为提升发动机的能效，制造商还将努力改善其他参数，如燃烧压力和平均有效压力。二者与重量的比值越高，则发动机的能效越高，其油耗（SFOC）越低。

曼柴油机与透平公司称，受发动机设计本身的限制，主要是气缸内部最大压力这一最重要参数的限制，二冲程主机和四冲程辅机的能效实际上已接近最大理论值，均为约50%。进一步的改进则需要大量的设计工作。

不过，能效依然有望提升。该公司表示，鉴于发动机的能效已经非常接近理论值，因此二冲程机的能效仅能提高1%-2%，四冲程机的能效增量则有望略多一些。

不过，值得指出的是，若船舶采用超长冲程G型发动机直接驱动大直径螺旋桨的方案，就有望使整体推进效率显著提高。对于某些船型来说，船型设计的改进加上推进效率的提高，可使运输单位货物产生的二氧化碳减少20%-25%。

与此同时，四冲程机也取得了重大进展。瓦锡兰海事解决方案业务的中型机产品总监Patrik Wägar表示：“我们向市场推出了最新型的瓦锡兰31机，从而打破了四冲程机的吉尼斯世界纪录，轴系从该型机获得的能效超过了50%”。

据他介绍，瓦锡兰31机采用了电子燃油喷射、2级涡轮增压、液压阀门驱动、最新的UNIC 2控制和自动化系统等技术及产品，并采用了更耐用的基座设计方案，以使该型机承受更高的压力并增加热负荷。

Wägar表示：“回顾过去，我们平均每3.5年使发动机能效提高1%左右，35年来能效共提高了10%。随着瓦锡兰31机的问世，发动机的能效实现了一个飞跃——取决于燃料类型和负荷范围，单机能效可提升1.5%至4%。而这为进一步提高能效带来了更大的潜力。在未来5—20年内，我们有望实现数项设计升级，以提高能效、增加输出功率并减少排放。

通过减少摩擦、改进发动机部件的制造材料，发动机的整体效率还有望进一步提高。产生摩擦的部件主要是活塞环组件，制造商在减少此类能效损失方面做出了众多努力。轴承是摩擦的另一个来源，改进制造材料、加强润滑也有助于减少损失，从而提高能效。

另一种已被证明可提高效率的方法是，使凸轮轴发动机由机械控制变为电子控制。电子控制器可以在发动机运行期间进行监控并调整更多的参数。

电控涡轮增压器也有助于提高船舶的综合能效。通过使用这种优化发动机运行条件的设备，油耗有望最多减少3%。

改进发动机技术有望使能效提高5%—8%。

废热回收

由于发动机自身的能效提升潜力正变得越来越小，还可进一步提升其他船舶系统的能效。曼表示：“虽然幅度不大，但我们有望看到发动机效率的继续提升。预计二氧化碳排放量的大幅减少将来自于发动机与废热回收系统之间的协同效应的增强，以及混合动力系统（如电池）的智能化应用。

曼认为，通过加装废热回收系统，原动机的效率将从目前的50%左右提高到约60%。

通过废热回收技术有望使能效提高10%。

计算机辅助设计

瓦锡兰的Wägar表示，不断发展的计算机辅助工程技术能够提高发动机的整体效率。“通过模拟和虚拟试验验证技术，我们对理论上的能效提升可能性有了一个很好的认识。目前模拟技术已经得到了很大的改进，其结果与现实情况惊人的接近。我们不想在现阶段透露数字，但可以说能效提升的潜力巨大，我们有信心保持每3.5年提升1%的速度，甚至在这一基础上进一步提升。

通过计算机辅助设计有望使能效提高2%—5%。

船用涂料

提高船舶能效的另一种方法是改善船体涂层。在这方面，海虹老人推出了船体防污涂料Hempaguard。该公司称：“与其他一流的船舶防污解决方案相比，Hempaguard可使船舶在坞修间隔期节省燃料6%。自2013年以来，Hempaguard受到了世界各地船东和运营商的赞扬，共用于800多艘船舶涂装。而这得益于该产品独特的‘Actiguard’专利技术。”

海虹老人表示，Hempaguard是唯一将低表面摩擦硅树脂与高效防污生物杀伤剂结合在一起的船体涂料，即使在长达120天的船舶闲置期间，也依然具有出色的抗污性能。该产品在助力高效运营方面可谓更进一步，因其在各航速条件下均有限，可为船队带来很强灵活性。

该公司称，其近期还推出的Globic 9500系列新型防污涂料，共有Globic 9500M和Globic 9500S两种产品，可为用户减少2.5%的航速损失，等同于节省了大量燃料并减少了二氧化碳排放量。这意味着显著提高了船舶运营效率，并最大程度地减少了运营商的环境足迹。

据悉，Globic 9500系列适用于新建船舶及坞修船舶，其中Globic 9500M（M表示用于维护）旨在防止黏液污染以及其他各类软硬污物；Globic9500S（S表示静态）即使在延长的坞期内也可防止硬质污物。

上述涂料均采用了专利纳米丙烯酸酯技术，在船体与海水接触时便能发挥作用，为船舶提供全面和即时的防污保护。这两型产品具有强大的自抛光能力，能使生物杀灭剂持续稳定地释放到涂层表面，从而确保船体清洁。

这两种涂料被结合使用时，能为船舶提供强大的保护，从而为客户带来更高的运营效率、更强的灵活性和高投资回报。

海虹老人称，该公司还通过优异的服务，进一步帮助客户提高运营效率。该公司有一个船体性能管理方面的团队，通过与客户合作，能够精确测算船体性能数据。将这些数据与节省燃料的数据现结合，该团队可以为客户提供更具特性的解决方案，并在船舶性能下降时对方案进行调整。

通过船体涂料有望使能效提高6%。

改变燃料

液化天然气（LNG）往往被视为减少船舶废气排放的“灵丹妙药”。然而，这种燃料的主要成分是甲烷——其温室效应比二氧化碳大28倍——这一事实却往往被忽略了。甲烷贯穿整个LNG供应链，其缺陷完全有可能抵消LNG的其他优点。事实上，更好的替代燃料是存在的，如没有LNG缺点的甲醇。

通过改变燃料有望使能效提高0—20%。

综上所述，在不改变燃料的条件下，船舶的能效有望提高23%—29%。当前，曼及瓦锡兰仍在继续开发高能效的发动机。通过将这些发动机与利用废热发电、先进的涂料技术等相结合，船舶减排的目标将得以实现。 （刘颖 译）