一艘郵輪靜靜地漂浮在深藍色的水面上，四周環(huán)繞著巨大的懸崖和瀑布。這是挪威的峽灣，在這里世界似乎是靜止不動的。但寧靜不過是一種幻覺而已：當柴油引擎啟動，郵輪開始移動，發(fā)出巨大的聲音。船舶產(chǎn)生的噪音破壞了田園詩般的寧靜，并且船舶還將產(chǎn)生同時排出大量廢氣被船舶排出。

接連數(shù)日，廢氣都會郁積在高山之間，影響著當?shù)鼐用竦纳眢w健康。因此，挪威政府希望盡快將來自峽灣的排污船全部替換為環(huán)保型號，如使用電驅(qū)系統(tǒng)的型號等。很快，電動船舶將安靜且無排放地駛過白雪皚皚的群山。

除了挪威，更多地方開始反對使用傳統(tǒng)船舶驅(qū)動系統(tǒng)。據(jù)國際海事組織統(tǒng)計，海運產(chǎn)生的溫室氣體排放量占全球總量的近2.5％，達到每年10億噸二氧化碳排放。這將對在漢堡和鹿特丹等海港的居住者造成極大影響，配備電動或混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的船舶或許可以解決這個問題。但這場革命真的能成功嗎？

為什么船舶將變?yōu)殡娏︱?qū)動？

據(jù)聯(lián)合國貿(mào)易和發(fā)展會議報道，世界上約80%的商品采用船舶運輸。到2022年，跨洋運輸將繼續(xù)以每年3.8%的速度增長。然而，船舶會產(chǎn)生大量廢氣，如硫氧化物、氮氧化物、煙塵顆粒和細塵，以及二氧化碳（CO2）等。IDTechEx One的市場調(diào)研員計算出，一艘大船的二氧化碳排放量相當于7萬輛汽車的排放量，氮氧化物排放量相當于200萬輛汽車的排放量，細塵和致癌顆粒物排放量相當于250萬輛汽車的排放量。船舶排放的氮氧化物占全球總排放量的15%。因此，船舶是海港最嚴重的污染源之一。

大多數(shù)貨柜船、郵輪、油輪和貨輪都以重柴油為燃料，并且消耗量巨大：全球9萬艘船舶每年總共消耗3.7億噸燃料，產(chǎn)生2000萬噸氧化硫。在內(nèi)河航運中，則使用柴油燃料，其燃燒時產(chǎn)生的危害相比重油較小，排放的有害氮氧化物也較少。廢氣大量排放將對環(huán)境造成災難性后果。世界氣候正在發(fā)生變化，海洋正在酸化。此外，廢氣還引發(fā)許多健康風險，包括兒童哮喘、夭折等。

若我們像過去那樣繼續(xù)使用傳統(tǒng)能源，情況將繼續(xù)惡化。到2050年，空氣污染程度可能比現(xiàn)在嚴重至少50％，或更糟，達到250%。一項歐盟議會的研究假設(shè)顯示，到2050年，全球近五分之一的二氧化碳排放量將來自海上交通。這使“巴黎氣候協(xié)議”的目標搖搖欲墜，該協(xié)議規(guī)定將全球平均溫度的升高控制在遠低于工業(yè)化前水平2°C以下。

如何減少排放

2018年4月，國際海事組織決定大幅減少排放。聯(lián)合國組織的173個成員國希望能夠在2050年前將船舶的二氧化碳排放量至少降低至2008年的一半。自2018年3月起，所有船舶的燃料消耗量以及由此產(chǎn)生的尾氣排放都必須加以記錄。從2020年起，只能使用含硫量不超過0.5％的燃料，目前的限值是這個數(shù)字的7倍。

若想要實現(xiàn)這一遠大目標，就需要改變思維方式。那么究竟可以通過哪些方案來實現(xiàn)減排呢？當下存在許多解決方案：例如，船舶可以通過安裝催化轉(zhuǎn)化器將有害的氮氧化物分離成氮和氧，其原理類似于汽車尾氣的處理以及通過煙塵過濾器過濾顆粒物?；蛘撸豢梢詫⑽廴緡乐氐闹赜吞鎿Q為船用柴油。船用柴油含硫量更少但價格高昂。而這兩種方案都存在同樣的缺點：它們都以消耗化石燃料的內(nèi)燃機為基礎(chǔ)。但照目前的消耗速度，生產(chǎn)柴油的礦物油在50年內(nèi)就會消耗殆盡。

所以使用液化天然氣（ LNG）、氫氣或電能等其他能源是更高效、更清潔的選擇。在陸地和空中交通中，電力驅(qū)動系統(tǒng)可持續(xù)性更高。在許多情況下，可以將更加環(huán)保的石油替代品應用于內(nèi)河航運以及未來的遠洋船舶。電池供電驅(qū)動相比石油，尤其是船用柴油而言更加經(jīng)濟，尤其是。因此據(jù)IDTechEx預測，全電動和混合動力船舶的全球銷量未來將增長。到2027年，這一數(shù)字可能達到200億美元。

船舶已“半電動”驅(qū)動已實行多年

幾千年來，船舶是靠風力驅(qū)動，從19世紀初開始，逐漸被發(fā)動機驅(qū)動取代。到了20世紀，隨著蒸汽機和渦輪機的發(fā)明，各種形式的柴油機被投入使用開始消耗柴油、重油、瓦斯油等化石燃料。一般這種類型的驅(qū)動系統(tǒng)都是機械式的：柴油機驅(qū)動機軸，傳動到船舶的螺旋槳。發(fā)動機或發(fā)電機還要負責為船上的所有電氣系統(tǒng)供電。

實際上多年以來，許多船舶已經(jīng)部分實現(xiàn)了電氣化：80%的遠洋船舶現(xiàn)在使用柴油電力傳動系統(tǒng)，依靠柴油發(fā)電機發(fā)電驅(qū)動電動發(fā)動機，同時帶動船舶的螺旋槳。這種模式的優(yōu)勢在于：可節(jié)省5%到20%的燃料；電機由較少的部件組成，較不容易出現(xiàn)故障，磨損也更少。以此達到減少能源損失和提高效率的目的。但這不是完全的混合驅(qū)動系統(tǒng)，混合驅(qū)動系統(tǒng)是可供船舶在柴油發(fā)動機沒有運轉(zhuǎn)的情況下使用船載電池能源，并至少可航行一段時間的系統(tǒng)。在未來，電動發(fā)動機也可以通過其他方式供應能量，如通過可充電電池、液化天然氣（LNG）或太陽能等。