重质燃料油 - 仍占主导地位(尤其是在远洋运输中)
这是目前全球商船队(特别是大型远洋货轮)使用最广泛的燃料。
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特点:
(图片来源网络,侵删)- 优点:价格极其低廉,是提炼石油后剩下的“残渣”,成本远低于汽油或柴油。
- 缺点:
- 污染严重:含硫量高,燃烧后会产生大量的二氧化硫(导致酸雨)、氮氧化物和颗粒物,对环境和人类健康危害巨大。
- 粘稠度高:在常温下像沥青一样粘稠,需要加热到130°C以上才能泵送和燃烧。
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应用场景:绝大多数大型集装箱船、散货船、油轮和邮轮的主发动机。
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趋势:由于国际海事组织等机构的环保法规日益严格(如2025年全球硫含量上限从3.5%降至0.5%),使用重油的船只必须安装废气清洗系统(俗称“洗涤塔”)来净化废气,或者改用更清洁的燃料。
船用柴油 / 船用柴油
这是重质燃料油之外的另一类主流化石燃料,相对更清洁。
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特点:
(图片来源网络,侵删)- 优点:硫含量低,燃烧更清洁,废气处理系统相对简单或不需要。
- 缺点:价格比重油贵得多。
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应用场景:
- 无法安装洗涤塔的船只。
- 对排放要求更高的近海船只、渡轮、滚装船和一些邮轮。
- 船舶的辅助发动机,用于发电和提供日常动力。
液化天然气 - 重要的清洁转型燃料
LNG被认为是当前最可行的主流替代燃料之一,是航运业脱碳的重要过渡方案。
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特点:
- 优点:
- 极低排放:几乎不含硫和颗粒物,与重油相比,氮氧化物排放减少约85%,二氧化碳排放可减少约20%。
- 资源相对丰富:天然气储量丰富。
- 缺点:
- 基础设施不足:全球LNG加注站网络远不如加油站普及,限制了其航程。
- 甲烷逃逸:LNG的主要成分是甲烷,一种比二氧化碳更强的温室气体,如果从开采、运输到使用的整个供应链中发生泄漏(甲烷逃逸),其环保优势会大打折扣。
- 储罐要求高:需要在-162°C的超低温下储存,对船体结构和安全要求极高,建造成本也更高。
- 优点:
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应用场景:新建的大型邮轮、集装箱船、汽车运输船和渡轮等。
(图片来源网络,侵删)
混合动力与电力推进
这种系统不依赖单一能源,而是将传统内燃机与电池、超级电容等储能设备结合。
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特点:
- 优点:
- 节能减排:在进出港、靠泊等低速、低负荷工况下,可以关闭主发动机,由电池提供电力,实现“零排放”运行。
- 灵活高效:可以优化发动机的运行工况,使其始终在最经济的负荷下工作,节省燃料。
- 提升舒适性:电力推进系统振动和噪音更小。
- 缺点:电池的能量密度有限,目前还难以完全取代传统燃料作为长途航行的主能源。
- 优点:
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应用场景:渡轮、近海供应船、科考船和邮轮等需要频繁启停或对噪音振动有要求的船只。
未来与前沿能源
为了实现“零碳排放”的终极目标,航运业正在积极探索和测试多种前沿能源技术。
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甲醇:
- 特点:可以由化石燃料或生物质制成,未来甚至可以由捕获的二氧化碳和“绿氢”合成(即“e-甲醇”或“绿色甲醇”),燃烧比传统燃料清洁,且基础设施相对容易改造。
- 应用:一些大型船公司(如马士基)已开始订购以甲醇为燃料的新造集装箱船。
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氨:
- 特点:不含碳,燃烧后只产生氮和水,可以由“绿氢”和氮气制成(“绿色氨”),是极具潜力的零碳燃料,但氨本身有毒,且燃烧难度大。
- 应用:多家船厂和发动机制造商正在研发氨燃料发动机。
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氢燃料电池:
- 特点:通过氢气和氧气的电化学反应直接产生电能,唯一的排放物是水,能量转换效率高,是真正的零碳技术。
- 挑战:氢的储存(高压气态或低温液态)和运输是巨大难题,且目前制取“绿氢”的成本非常高。
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风能:
- 特点:最古老的船舶动力,以现代科技回归,如风帆辅助动力系统,可以减少主发动机的燃料消耗。
- 应用:一些新散货船和油轮开始安装现代的“硬帆”或“软帆”系统。
| 能源类型 | 主要优点 | 主要缺点 | 主要应用场景 |
|---|---|---|---|
| 重质燃料油 | 成本极低 | 污染严重(硫、颗粒物) | 大型远洋货轮、油轮(需配合洗涤塔) |
| 船用柴油 | 相对清洁 | 成本较高 | 近海船、渡轮、辅助发动机 |
| 液化天然气 | 排放大幅降低 | 基础设施少、甲烷逃逸风险 | 新建邮轮、大型集装箱船、渡轮 |
| 混合动力/电力 | 节能减排、灵活高效 | 电池续航有限 | 渡轮、近海船、邮轮 |
| 甲醇 | 清洁、基础设施易改造 | 部分仍依赖化石燃料 | 新一代集装箱船 |
| 氨/氢燃料 | 零碳排放 | 技术不成熟、成本高、有安全风险 | 未来船舶的研发和试运营 |
现代轮船的能源版图正处于一个从化石燃料向清洁能源快速过渡的时期。重油仍是当下主力,但LNG已成为最重要的过渡方案,而甲醇、氨和氢等未来燃料正从实验室走向实船应用,最终的能源选择将是一个由技术、成本、政策和基础设施共同决定的复杂过程。
