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碳纤维复合材料双体高速客船与铝合金双体高速客船 油耗及排放指标对比

2020/1/13 15:36:29 人评论 次浏览 分类:产业技术

碳纤维复合材料双体高速客船与铝合金双体高速客船

油耗及排放指标对比

 

碳纤维复合材料近年来广泛应用于航空航天、体育休闲、风力发电、土木建筑等领域,也在船舶制造领域逐步推广,2002年挪威制造出第一艘碳纤维高速客船,开始是较小规格的客船,2014年才发展到长度超过40米的较大高速客船。粤港澳大湾区在20171月出现了第一艘碳纤维复合材料双体高速客船金珠湖轮,截止到201911月,服务于大湾区的碳纤维复合材料高速客船已达8艘,在建2艘。可以说,碳纤维复合材料双体高速客船在粤港澳大湾区已经日渐普及,有望成为主流船型。

但由于碳纤维船舶造价目前相对高昂,同等载客量、航速的碳纤维船舶比铝合金约贵30%左右,初始投资较大,限制了其市场吸引力。下文就从油耗及排放的角度,与铝合金双体高速客船做对比,分析两者优劣,希望引起政府有关主管部门重视,从利用和推广碳纤维船舶节油环保的优点,出台有关扶持政策,大力推广碳纤维船舶的应用。

一、传统铝合金客船与一般碳纤维客船的对比

粤港澳大湾区航线的早期铝合金客船,基本都是从澳洲Austal船厂引进,分析船型以中港客运的中山轮为例,最高航速约为34节;

与之相对于接近航速和规模的碳纤维船舶,在挪威Br?drene建造,分析船型也以中港客运的金珠湖轮为例,最高航速35.5节。

两艘的主要指标如下:

船名

中山(澳洲造

金珠湖(挪威造)

船体结构

双体铝质

双体碳纤维复合材料

最高航速

34

35.5

载客量

336

270

总吨

484T

499T

总长

40.1M

40.8M

型宽

11.5M

10.8M

型深

3.8M

3.65M

甲板层数

两层

两层

主机功率

2000KWX2,总功率4000KW

1440KWX2,总功率2880KW

主机型号

MTU16V396TE74L

MTU16V2000 M72

每航班油耗(中山港至中港城,耗时1.5小时)

1431.38升(实测,包括主辅机)

1024.65升(实测,包括主辅机)

每小时耗油量

954(实测,包括主辅机)

683(实测,包括主辅机)

每年总燃油消耗量(按年1700个航次)

2,432,700

1,740,800

二氧化碳排放率(千克/升)

2.64

2.64

二氧化碳总排放量(吨)

6,422

4,596

氮氧化物排放率(克/KWH

8.1

6.1

氮氧化物总排放量(千克)

86,820

44,798

备注:虽然旧铝合金船最大载客量为336,但实际航行的载客量为170左右,与金珠湖相当。

经上表对比,碳纤维客船比传统铝合金客船在油耗和排放方面具有明显优势,碳纤维客船每小时单位油耗为683升,传统铝合金客船每小时油耗为954升,比碳纤维客船高接近40%;在排放方面,传统铝合金单船比碳纤维比高出40%;在氮氧化物排放方面,因传统铝合金主机机型环保排放标准较低,铝合金客比碳纤维船每年总排放量高出94%

二、新型铝合金客船与高速碳纤维客船对比

粤港澳大湾区航线部分船东也在近两年选择新型铝合金作为运力更新的船型,如珠海高速,选择由澳龙船厂所建造的新海威轮(2018年初投入使用),最高航速为38.5节,相比传统铝合金船型,航速更快;

与之相类似航速和规模的碳纤维船舶,在挪威Br?drene建造,对比船型为中港客运的中山6”轮,最高航速43节。

两艘的主要指标如下:

船名

新海威(澳龙船厂)

中山6(挪威建造)

船体结构

双体铝质

双体碳纤维复合材料

最高航速

38.5

43

载客量

288

300

总吨

544T

532T

总长

42.1 M

42.8 M

型宽

10.6 M

10.8 M

型深

3.65 M

3.65 M

甲板层数

两层

两层

主机功率

2240KWX2,

总功率4480KW

1080KWX4,

总功率4320KW

主机型号

MTU16V4000 M70

MTU16V2000 M72

每航班油耗(中山港至中港城)

1526升(包括主辅机,耗时1.4小时)

1280升(实测,包括主辅机,1.3小时)

每小时耗油量

1090(实测,包括主辅机)

985(实测,包括主辅机)

每年总燃油消耗量(按年1700个航次)

2,594,200

2,176,000

二氧化碳排放率(千克/升)

2.64

2.64

二氧化碳总排放量(吨)

6,848

5,744

氮氧化物排放率(克/KWH

6.1

6.1

氮氧化物总排放量(千克)

65,040

58,237

备注:新海威是航行于珠海航线,航速为37.5节、油耗为1090/小时。按中山6航速40节航行中山航线需时1.3小时,以两艘航速类比,即40/37.5*1.3,模拟新海威航行中山线时,需时1.4小时,以便同口径对比。

经上表对比,中山6”新海威除最高速度超出4.5节之外,在油耗和排放方面也仍然具有优势,中山6”每航次油耗为1280升,新海威每航次油耗为1526升,比中山6”超出19%;在二氧化碳排放方面,新海威中山6”每年总二氧化高出20%;在氮氧化物排放方面,新海威中山6”每年总二氧化高出11%

另外,值得注意的是,航速不同其实是不可比的,如果航速相差不大可以忽略实际应用时的航速差;但如果相差较大,应该不能忽略航速快的船额外油耗的问题。

综上所述,碳纤维作为新型材料,以其材质轻的显著优点,体现在经营和社会效益上,就是油耗低和排放低,值得政府部门考虑将碳纤维船型作为主要的推广方向,从政策、资金等各方面给予扶持。

 珠江船务企业(股份)集团有限公司

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