技术贴131米可持续超艇“风神”号开发的幕后

  英国Lateral船舶工程设计公司解释了如何与Oceanco开发一个大胆的新概念，希望将碳中和带到90米以上的领域……

  131米长的“风神”（Aeolus）号概念代表了Oceanco对碳中和未来的愿景。这艘由Giles taylor设计的机动游艇既优雅又大胆，其设计突出了当代的内部装饰，效果图展示了我们对世界上最杰出的游艇制造商之一和这种规模的机动游艇所期望的所有功能。

  然而，真正吸引眼球的是:由Oceanco和Lateral与技术合作伙伴ABB和MTU合作开发的能源转型平台(ETP)，它“提供了一条面向未来的净零排放途径”。

  随着超级游艇行业和更广泛的海事领域在不断寻求脱碳，他们正在进入一个更为复杂的能源市场和有关技术领域。“风神”号的适应性架构旨在使其能够预测燃料类型和有关技术的未来变化，允许以最小侵入性的方式来进行升级，并将这些技术和替代燃料集成在一起。

  因此，“风神”号的ETP将分三个阶段配置：初始阶段，100%柴油电动系统(带电池)；第二阶段的中期升级，可根据现有燃料电池技术的发展进行升级，使其可使用双燃料，减少碳足迹；最后的第三阶段，不会再使用柴油，通过燃料电池和内燃发电保持全航程和速度。

  可以说，作为一个行业，我们早在一代人之前就应该用这种平台设计游艇。欧盟和国际海事组织的法规一直在以一种可预见的方式限制海运行业，进而限制大型游艇行业。对燃料灵活性的需求还没有真正降临到我们头上。ETP听起来很棒，但宣传页上的几句话掩盖了实施这样一个过渡平台的雄心和困难。

  在与Lateral的董事总经理詹姆斯·罗伊（James Roy）、机械总工程师西蒙·布雷利（Simon Brealey）和首席船舶建筑师阿德里安·托马泽奥（Adrien Thoumazeau）交谈时，他们对这个迷人的项目和ETP在实践中的工作方式提出了一些宝贵的见解。

  罗伊说：“今天建造的任何游艇都必须跨越能源转型期，这是一个可用燃料类型和有关技术出现重大变化的时期。”“这需要一种适应能力强的技术架构，能适应布局、配置和规格的变化，以尽可能少的侵入方式整合未来技术和替代燃料。Lateral和Oceanco开发了ETP，以确保在能源转型期间随技术的成熟，能够使用多种技术途径。”

  第一个难题经常在这些页面和世界各地的行业活动中重复出现，即尽管客户询问未来的技术和能源向净零的过渡，并有兴趣学习，但假如没有燃料可用性，很少有人真正准备来投资。正如罗伊所说，“现实情况是，当你用自己的血汗钱签下高达3亿欧元的商业合同时，他们很快就会退缩。”

  能源转型平台的理念是预先设计一个可以跨越能源转型时间线的技术架构。随着不同途径朝着净零发展，ETP的设计具有内在的灵活性，可以寻求不同的解决方案。

  Lateral目前提出的是一种完全有保证、可商业化、风险较低的产品，也不会将客户排除在未来的技术之外。罗伊表示，这也对任何船只的潜在转售价值产生了重大的积极影响。有趣的是，对这一些产品犹豫不决的许多原因都是出于对所有者能否在10年或15年内转售此类高价值资产的合理性担忧。

  与德国超艇制造商乐顺（Lürssen）一样，Oceanco的“风神”项目也选择了甲醇作为其未来的燃料。正如本报告另外的地方强调的那样，相对而言，甲醇的单位体积内的包含的能量及其在环境和温度和压力下的储存使其更容易整合。

  布雷利强调的一点是，这种易于集成的特性会对设计考虑产生连锁反应。“我们大家可以用甲醇设计一艘（这种尺寸的）游艇，它可以被认为是一艘游艇。燃料箱容量将超过我们对柴油的需求，但总的来说，这艘游艇保留了超级游艇的外观，这对客户很有吸引力。”

  ETP的第一阶段相对来说不言自明。虽然在目前的技术水平下，将两台MTU 16V2000 M72主柴油发动机与电池组和ABB Azipods相结合的柴电系统对于这种尺寸的船只来说是相对常规的。真正有趣的挑战开始于第二和第三阶段。

  游艇是围绕发动机组建造的。因此，即使是中型机动游艇也需要一些严重侵入性的工程来更换发动机或发电机。这是人类能在ETP的第二阶段看到的迫在眉睫的障碍。虽然不像看起来那么可怕，但在吃水线以下切开整流罩和船体的前景是令人生畏的。

  罗伊强调，在建造过程中必须整合使游艇适应甲醇所需的工程，因为假如没有这些考虑，改装甲醇在技术上会很复杂，可能会遇到很多障碍。出于这些原因，“风神”号将设计所有能够转化为甲醇的柴油和压载舱，包括必要的隔离舱和用于燃料、舱底、油箱通风和惰化的甲醇系统。

  罗伊解释道：“我们已非常小心地确保我们没在现有路径之间铺设电缆槽或储罐，因为任何组件都在大多数情况下要移除。”“展望第二阶段，还需要仔细计算与未来机械要求相关的负载考虑因素。此外，还考虑了未来采用燃料电池对通风系统的要求。”

  仍然不可避免的是，需要对船体进行切割才能更换机械；然而，这将通过在机械布局中考虑的专用软补丁来预先设计移除路线。

  拥有设计这种类型系统的自由度是由如此大的内部容积来支持的。未来的一个紧迫问题是，这将如何应用于船队的其他成员？

  “这是一个价值6.4万美元的问题，”布雷利说。“我们能把它缩小到多小？当然，像这样的大型游艇是一个更容易操作的平台。如果我们把性能指标定为每总吨的豪华平方米，那么游艇越小，甲醇的影响就越大。当然，在90米以上的级别中，这是完全合理的。如果比这小，它仍然是一个令人信服的提议，但产品必须有所改变，因此，必须把全部精力放在效率上。”

  托马泽奥说：“当我们说‘风神’项目很容易实现时，这是一个相对的术语。”。“仍有一些妥协，‘风神’的计算航程为4500海里。为实现这一点，在燃料容量方面会有一些妥协。”

  托马泽奥解释说，尺寸减小的问题并不全是船的主干技术问题。像ETP这样的系统向下扩展的一个主要的因素是依赖于诸如发电机组这样的硬件的可用性。他说：“在60米的范围内建造一个甲醇含量充足的设施在技术上是可行的，但这些尺寸范围内的硬件供应要有限得多。”

  虽然“风神”项目可以建立在商船制造业监管和技术发展的基础上，但罗伊说，以这种方式实现能源转型的想法实际上很适合游艇。今天的许多新造的船都被设计成双燃料甲醇船。然而，在大多数情况下，这是简化的，因为在这个尺寸范围内有很好的大型二冲程双燃料甲醇发动机的可用性，而游艇常常要较小的机械。

  布雷利打趣道，“在工程空间中，游轮和运输船往往对架空高度很有不同的想法。”

  罗伊说：“如果我们一起看看今天造船业的替代能源运输船，液化天然气仍然是头号动力，但它正迅速被甲醇双燃料船所取代，主要是在集装箱航运领域。”

  在这一点上，他补充说，航运业有船级符号，挪威船级社（DNV）等船级协会已经描述了许多过渡情景，特别是甲醇，超级游艇设计师和造船厂现在正在努力解决这一个问题。

  这就引出了下一个主要障碍，关键是，超级游艇行业并不是唯一一个要解决这一个问题的行业。至少在第一和第二阶段，建造的技术挑战在许多方面都比不上它将进入的燃料供应市场的复杂性。

  “我们真正需要的是甲醇的现货燃料市场，”布雷利说。“我们今天购买燃料是在公开市场上提供的。大量的供应竞争与大量的需求相匹配。虽然我们不能肯定地说，但目前甲醇的标记和指标表明它最终会达到这一目标，但这很复杂。”

  虽然科学和经济理论可能并不是什么新鲜事，但它在海事领域的应用无疑是新鲜的。翻阅文献和克服偏见是另一个令人着迷的挑战。如果一个学术界或机构花了10年时间研究或倡导某一特定的途径或结果，这通常是他们的结论会落地的地方。在学术界，这被称为“确认偏误”（preexisting beliefs)，即以确认一个人先前存在的信念或假设的方式寻找、解释和记忆信息，同时忽略或淡化矛盾证据的倾向。简单点说就是人在搜索信息的时候，总是更倾向于搜索和查看能符合自己预设观点/先前存在的信念(preexisting beliefs)的那些信息。

  “很少有独立的信息来源，”布雷利补充道，“在替代燃料领域，几乎每个和你交谈的人都有某种形式的偏见，不管是不是无意识的。我们所做的很大一部分就是试图突破这一点。然而，尽管有这些原因，我们仍然认为甲醇是最容易集成到超级游艇设计中的替代燃料。

  “了解燃料网络也是关键。例如，你可以在今天的一些网站上看到一张图表，上面显示了北欧各地的甲醇或液化天然气加注点，但事情并没有那么简单。”

  我看过这些图表，地图上的站点看起来确实很诱人。然而，正如布雷利解释的那样，他们经常有“包销协议”，即燃料供应商和买方之间有一份合同，供应商同意在特定时期内以固定价格提供一定数量的燃料。反过来，买方承诺在规定的时间框架内购买商定数量的燃料。

  布里利补充说：“如果你的超级游艇突然出现，期待着加注燃料，这很可能是行不通的。”“这些站点是专门为特定的承运人设计的，比如邮轮或集装箱船，它们将在特定的时间通过。他们不会因为有一艘游艇可能通过而生产过剩的产品。他们希望最大限度地利用工厂或储存设施，这些设施有大量的资本支出，而且往往有政府补贴，西班牙就是这种情况。”

  “这为超级游艇行业提供了一个有趣的讨论，即我们作为客户如何处理这样的一个问题。在现货市场建立之前，我们正进入一个过渡期，而且由于资本支出，很少有人(如果有人的话)考虑为游艇市场建立一个甲醇加注站，以抓住游艇出现的机会。”

  一个有趣的推论是，某些双燃料液化天然气游轮从不使用液化天然气，因为它缺乏可用性。在采用一些技术和法规的同时，超级游艇行业和“风神”等项目可能会再次偏离商业领域。其运营模式和运营领域的特殊性将要求其在实现碳中和的道路上进一步创新。

  布雷利总结道：“航运业在实现碳排放目标方面非常有创意，但有些解决方案实际上可能并不那么环保。”“我们需要比这个标准更好。当我们设计和建造像风神’号这样的游艇时，我们需要认识到，作为一个行业，我们受到了很多关注。我们有高知名度的客户和引人注目的资产。随着调查性新闻的兴起和对该行业的关注，以及数据透明度的提高，这样的一个问题无处可藏。”

  “我们不应该忘记甲醇是一种碳基燃料，”罗伊补充道。“因此，它作为零排放解决方案的使用是有背景的，更准确地说，它是一种净零燃料。为此，必须有一定的问责制和透明度。当你购买燃料时，你必须知道它是否处于净零状态。”

  当被要求预测下一步的发展时，Lateral公司给出了第二阶段和第三阶段可行性的大致时间表，向甲醇的能源转型取决于各种各样的因素，如燃料电池、重整器和具有适当性能的甲醇发动机的可用性，以及用绿色甲醇供应支持全球游艇运营的基础设施。

  预计这些技术将在这个十年结束时可用。然而，更广泛的基础设施问题有些难以预测，超级游艇行业在大多数情况下要投资开发一个可行的燃料网络。

  超级游艇所有者希望成为新技术的早期采用者，这也是推动时间表的一个主要的因素。Lateral解释说，如果像风神号这样的游艇今天签约，一些船主可能会决定立即立即进入第二阶段，而其他船东可能会在交付后的两到五年（可能在2030年左右）等待并安装第二阶段。

  第三阶段向全甲醇的转化能想象在本世纪30年代后半期。该时间表可能会不一样，并可能根据技术发展、基础设施可用性和所有者偏好而变化。这就是ETP的灵活性发挥作用的地方，使“风神”号能够随着脱碳技术和基础设施的持续不断的发展而转变。

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