技術(shù)攻關(guān)筑牢根基 解鎖航運綠色發(fā)展新路徑
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走進上海海事大學(xué)綜合機艙實驗室,主機運轉(zhuǎn)的低沉聲浪撲面而來,集控室顯示屏上,油耗、負載、碳排放等核心數(shù)據(jù)實時跳動。這套完全參照實船標準搭建的動力驗證平臺,正反復(fù)測試海船混合動力能源管理策略,成為我國航運綠色低碳轉(zhuǎn)型的核心技術(shù)“試驗場”。
作為全球貿(mào)易的核心載體,航運承擔著九成以上的國際貿(mào)易貨物運輸量,也肩負著極為艱巨的減排使命。數(shù)據(jù)顯示,一艘遠洋貨輪年運行200天,二氧化碳排放量可達近6萬噸,約相當于4萬輛家用小汽車的年排放總量。隨著國際海事組織敲定2050年全球航運凈零排放框架,我國也明確提出2030年國際航行船舶碳排放強度較2025年下降不低于15%的硬性目標,核心技術(shù)自主攻關(guān),已成為航運業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的根本支撐。
“在現(xiàn)有動力體系中深挖能效潛力,是短期減排最具性價比的路徑?!鄙虾:J麓髮W(xué)商船學(xué)院教授曾向明表示,針對工程船舶主機負載波動頻繁、長期偏離最優(yōu)能耗區(qū)間的行業(yè)痛點,研發(fā)團隊研制了適用于海船的混合動力系統(tǒng),配套自研智能能源管理系統(tǒng),通過多動力源協(xié)同調(diào)度實現(xiàn)能效“削峰填谷”。
這套調(diào)度策略的核心,是基于發(fā)動機油耗-負載特性曲線的精準調(diào)控。通過動態(tài)匹配燃油動力與電池動力的輸出比例,可讓主機始終穩(wěn)定在最低油耗的運行區(qū)間,在全航行周期內(nèi)系統(tǒng)性提升能源利用效率。
綜合機艙實驗室的價值,貫穿技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)落地全鏈條。作為船舶輪機領(lǐng)域的核心試驗平臺,它可開展動力特性測試、控制策略驗證、能效對標等各類科研試驗,替代成本高昂的實船試航,大幅壓縮技術(shù)研發(fā)周期。與此同時,實驗室還可為輪機工程專業(yè)人才、在崗船員提供實船級操作場景,支撐綠色船舶設(shè)備操作、故障應(yīng)急處置等培訓(xùn)與考核,為行業(yè)轉(zhuǎn)型持續(xù)儲備技能人才。
除了動力能效的系統(tǒng)優(yōu)化,海洋工程材料的綠色防腐,是航運與海洋裝備低碳轉(zhuǎn)型的另一道核心考題。浩瀚海洋中,腐蝕始終是船舶管路、海上風電裝備等海洋工程設(shè)施的“隱形天敵”。傳統(tǒng)防腐涂料不僅難以覆蓋復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)壁,還可能給海洋生態(tài)帶來額外環(huán)境負荷。對此,上海海事大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院教授劉濤率領(lǐng)團隊另辟蹊徑,以天然微生物為“畫筆”,在金屬表面“生長”出一層生物礦化防護層,為海洋材料防腐開辟了一條綠色低碳的全新路徑。
“這套生物礦化防護技術(shù)的核心,是讓海水中的細菌等微生物在材料表面自然代謝,誘導(dǎo)形成致密的礦化保護層?!眲硎?,其原理類似水壺內(nèi)壁的水垢沉積,卻比人工涂層更具天然優(yōu)勢:不受工件形狀限制,管道內(nèi)壁、精密零部件縫隙等涂料難以抵達的區(qū)域都能均勻成膜;適配銅、不銹鋼等多種基材,無需特殊預(yù)處理;全程不添加化學(xué)涂料,完全依托自然生物過程,從源頭避免了傳統(tǒng)涂層對海洋生物與生態(tài)環(huán)境的潛在危害。
更具突破性的是其天然自修復(fù)能力——只要水環(huán)境中存在對應(yīng)微生物,涂層出現(xiàn)破損后即可自行修復(fù),可反復(fù)生效。即便礦化層成型后細菌自然消亡,防護效果也不受影響。針對不同海域環(huán)境,這類微生物在4至35攝氏度區(qū)間均可存活,極地低溫環(huán)境下的菌株生命力更強,適配范圍覆蓋從南海到極地的廣闊海域。
目前,這項生物礦化涂層技術(shù)已落地應(yīng)用于海上風電套筒防護、船舶壓載艙與管道內(nèi)壁防腐等場景,在人員難以抵達的密閉空間、復(fù)雜結(jié)構(gòu)中優(yōu)勢尤為突出,為航運綠色低碳發(fā)展提供了全新技術(shù)助力。
船舶技術(shù)持續(xù)迭代的同時,港口端的綠色轉(zhuǎn)型也在加速推進,共同織就我國航運降碳的完整網(wǎng)絡(luò)。青島港實現(xiàn)集裝箱船舶航行、靠泊、作業(yè)全流程無人化;天津港加快干散貨碼頭作業(yè)“無人化、自動化、智能化”轉(zhuǎn)型,“智慧零碳”堆場投入運營;山東港口發(fā)布全國首款港口AI芯片;寧波舟山港實現(xiàn)重箱查驗“具身智能”應(yīng)用,智慧綠色正成為我國港口的鮮明底色。
從能效優(yōu)化的精細化探索,到清潔材料的核心技術(shù)攻堅,再到產(chǎn)業(yè)人才的體系化培養(yǎng),以實驗室為載體的底層技術(shù)布局,正為我國航運綠色轉(zhuǎn)型筑牢堅實根基。隨著綠色燃料加注體系、碳排放監(jiān)管制度、技術(shù)規(guī)范體系的不斷完善,我國正逐步從國際航運綠色規(guī)則的跟隨者,向技術(shù)創(chuàng)新與標準制定的參與者、引領(lǐng)者穩(wěn)步邁進,以持續(xù)的技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)實踐,為全球航運脫碳事業(yè)貢獻中國力量。
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