△ Foreship英國總經理Shaun White先生

今年7月，由全球最大獨立集裝箱船船東/運營商塞斯潘(Seaspan Corporation)和馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運中心(MMMCZCS)共同發(fā)起，與芬蘭船舶設計公司Foreship合作開展的15000TEU氨燃料集裝箱船概念設計獲得了船級社的原則性認可(AIP)。憑借這一突破性的創(chuàng)新氨燃料船舶概念設計，Foreship也成為了2023年GREEN4SEA EUROPORT船舶設計大獎的得主。近日，Foreship英國總經理Shaun White接受本刊記者專訪，向我們介紹了更多有關這艘15000TEU氨燃料集裝箱船概念設計的技術細節(jié)，并展示了Foreship在綠色船舶設計、現(xiàn)有船替代燃料動力改裝以及支持船舶合規(guī)等方面的專業(yè)經驗。

問：氨動力集裝箱船設計過程中面臨的主要挑戰(zhàn)有哪些？是如何克服的？

 

答：要實現(xiàn)氨燃料船舶的廣泛應用，業(yè)界還有大量的工作需要做。氨用作為船舶燃料會帶來許多挑戰(zhàn)、危險和機遇，這些因素都必須在船舶設計過程中加以考慮。相關危害包括氨的特性及其對人類健康(毒性)和環(huán)境的影響、易燃性、爆炸性和腐蝕性。

 

作為總體設計目標的一部分，項目組基于氨燃料船舶的各種要求，確定了3大主要安全目標。這些安全目標旨在設定一種基線假設或初始位置，以便評估和驗證概念設計是否滿足氨用作燃料的所有目標和功能要求。這些安全目標包括：限制氨氣有毒區(qū)域和危險區(qū)域，盡量減少在這些區(qū)域內工作的船員的暴露時間，從而將可能影響船上人員、船舶和設備安全的潛在風險降至最低；確保安全、適當?shù)陌比剂瞎Υ婧图幼⒉贾?，使其能夠在所需狀態(tài)下接收和容納氨燃料，避免發(fā)生泄漏；船舶設計要防止在所有正常和異常運行條件下(包括閑置期)進行氨氣排放，只有在緊急情況下才允許排氣。

 

此外，海事領域對氨的了解和經驗大多來自岸基應用或者將氨作為貨物運輸?shù)膶嵺`。本次項目應用了IGC/IGF規(guī)則、監(jiān)管指南和相關行業(yè)文件，確保船舶概念設計將氨用作船舶燃料所面臨的獨特挑戰(zhàn)全都考慮到位。這些考慮因素包括為確定的危險區(qū)域提供足夠的空間、為氨相關設備提供單獨空間以及設置多個出入口等。

問：應用氨燃料給集裝箱船性能帶來了什么樣的影響？對船舶運營提出了哪些新的要求？

 

答：氨用作船舶燃料時，在相同航程內需要用到比燃料油更大的燃油艙容積(按凈容積算，通常是后者的三倍以上)。再加上與傳統(tǒng)或其他替代燃料不同的儲存要求，氨燃料的應用的確為船舶帶來了一些挑戰(zhàn)和影響，必須在概念設計研究中加以考慮和克服。

 

在評估工作中，為了確定最佳的住宿區(qū)-氨儲罐組合，我們考慮了前部住宿區(qū)的不同位置。將住宿區(qū)前移意味著降低集裝箱艙位損失。

 

按照最佳艙位成本(噸/TEU)效益，我們主要考慮分析了兩種氨儲罐位置方案，一是將氨儲罐置于住宿區(qū)下方，二是將其放在機艙前部。最終方案一被選中了，因為這樣的布置能夠帶來最理想的名義運力，而且氨儲罐位于住宿區(qū)下方也能更好地防止儲罐滲漏。我們還對住宿區(qū)長度進行了調整，確保儲罐的容積足夠大。

 

評估氨用作燃料對集裝箱船運營的影響還需要完成氨燃料相關的HAZID定性風險評估，包括燃料加注站的布置、燃料儲罐、燃料系統(tǒng)/準備室、燃料再液化/蒸氣管理、機艙布置/安全概念、通風口/通風管路/通風桅桿、火災和氣體探測、消防與水霧等安全系統(tǒng)，等等方面。

 

從儲罐連接空間(TCS)到燃料準備室(FPR)的燃料管線出現(xiàn)破裂、船舶碰撞引發(fā)儲罐滲漏以及船舶擱淺導致氨燃料管線損壞等情況會造成最嚴重的后果，也具有最高的風險評級。這些災難性事件很少發(fā)生，但其影響可能非常嚴重。為減輕這些后果，我們對船舶布置進行了仔細考慮。

 

根據(jù)對 HAZID分析結果和建議的審核，我們確定了適當?shù)脑O計改進措施來確保船員和船舶的安全。這些建議或被納入最終概念設計，或被列入下一設計階段的考慮事項清單。

問：Foreship在船舶設計中應用了哪些創(chuàng)新技術？

 

答：在概念設計過程中，我們計算了該船的燃料消耗量和相關的溫室氣體排放量，并初步估算了其在船舶能效設計指數(shù)(EEDI)和碳強度指標(CII)下的評級。這些估算有助于了解船舶的燃料需求和潛在的燃料相關運營成本，以及船舶的預期環(huán)境影響和合規(guī)表現(xiàn)。

 

這艘氨雙燃料船的初步EEDI評級為4.68，比目前集裝箱船所需滿足EEDI第三階段水平低約44%。其在各種運營情景和航速下的CII評級均為A，這是可能實現(xiàn)的最高評級。應用氨燃料可使船舶CII評級達到A 級，這表明此概念設計最大限度地降低了合規(guī)風險，同時也為船東帶來了商機。

 

Foreship在與船東客戶和船廠合作伙伴的合作中使用了最先進的船舶設計軟件和流程。在該船舶概念設計中，Foreship充分利用了其在船體線型開發(fā)方面的豐富經驗，并通過業(yè)界領先的CFD分析對船體進行優(yōu)化。另外，概念設計中還納入了環(huán)保節(jié)能措施，進一步確保了船舶年度燃料消耗和排放情況的合規(guī)性。

 

經研究發(fā)現(xiàn)，還可以通過采用額外的能效技術措施進一步降低該船的排放和燃料消耗，這些措施包括進一步優(yōu)化船體線型、應用空氣潤滑系統(tǒng)、安裝擋風裝置、采用軸帶發(fā)電機和岸電等技術。

問：根據(jù)Foreship的經驗，目前船東對船舶設計重點關注哪些方面？Foreship是如何滿足這些需求的？

 

答：面對脫碳帶來的挑戰(zhàn)，航運業(yè)對獨立技術咨詢服務的需求可能更甚以往。除了為新造船和現(xiàn)有船改裝提供核心的船舶設計和項目管理服務之外，Foreship的重點越來越偏向于開發(fā)航運業(yè)滿足溫室氣體減排要求所需的替代能源和船用燃料解決方案。

 

此次與塞斯潘合作的15000TEU氨燃料船舶設計項目表明，憑借在低碳燃料、電池裝置、氫燃料電池和岸電等方面的行業(yè)領先成果，Foreship已成為全球領先的航運脫碳技術合作伙伴。

問：除了氨燃料船舶之外，Foreship在綠色低碳船舶設計方面還取得了哪些成果？

 

答：隨著脫碳目標在海事領域越來越受重視，Foreship所提供的咨詢服務也覆蓋了支持船東評估和做好替代燃料轉型準備，以及提高船舶設計和運營能效等內容。Foreship正在參與多個行業(yè)領先的項目，旨在評估未來燃料(包括甲醇、氫和一系列生物燃料)應用對船舶設計和改裝的影響。

 

此外，Foreship還實現(xiàn)了船載電池咨詢、設計和安裝的里程碑，累計開展了40多個船舶電池項目。在這當中，我們完成了有史以來船上最大的儲能系統(tǒng)(ESS)連接，并開展了系統(tǒng)接口和安全考慮標準化方面的關鍵工作。

問：不久前召開的MEPC80會議為航運業(yè)設定了更高的脫碳目標，對于船舶面臨的越來越嚴格的減排法規(guī)，您有何建議？Foreship在幫助船舶實現(xiàn)合規(guī)方面能夠提供怎樣的服務？

 

答：Foreship是一家專業(yè)的造船和海洋工程公司，我們的設計和項目管理服務為船東提供了值得信賴的合規(guī)依靠。就可持續(xù)發(fā)展服務而言，Foreship采用四步方法幫助客戶實現(xiàn)溫室氣體和其他污染物減排的目標。這些服務覆蓋了國際海事組織(IMO)的船舶能效設計指數(shù)(EEDI)、現(xiàn)有船舶能效指數(shù)(EEXI)、碳強度指標(CII)和年度能效比(AER)等法規(guī)要求。其中包括對船東整個船隊進行初步計算，以便對其當前狀況建立充分認知。我們通過與船東密切合作，找到合適的運營措施，確保其船舶資產符合相關法規(guī)和企業(yè)目標所限定的要求。

問：當前，越來越多船東開始嘗試為船舶改裝替代燃料動力，對于這種趨勢您有何看法？

 

答：目前訂造的船舶有望在IMO最新設定的2050年碳中和目標達成之后繼續(xù)服務，但正在運營中的船舶也需要根據(jù)IMO 2030和2040年逐步消除二氧化碳排放的目標，為“脫碳軌跡”做好準備。

 

近來已經有越來越多船東要求Foreship提供有關新造船和現(xiàn)有船改裝項目的脫碳建議，包括應用一系列替代燃料、集成零排放電池動力和碳捕集，以及實施節(jié)能解決方案等選項。

 

Foreship所提供的建議在很大程度上顯然取決于船東的預期目標、船齡、投資回報率等多種因素，但未來燃料價格仍然存在不確定性，這就相當于增加了一個特別難以預測的變量。對此，Foreship的船舶設計思路是在最初的技術規(guī)格中重點考慮船舶整個服務期限內的燃料和技術就緒情況，并力求實現(xiàn)設備安裝設計模塊化，以便能夠適應未來可能有的替代動力方案設計升級。

來源：中國船檢