太陽能+大型商船：是夢想還是現實？

今年的達沃斯世界經濟論壇2017年年會上，聯合國新任秘書長古特雷斯呼籲，各國應加緊落實2030可持續發展目標與巴黎氣候協定共識。而隨著國際環保法規標準的不斷提高，航運業面臨著越來越緊迫的節能減排壓力，各大航運企業也紛紛加大關注和投入的力度，考慮如何節約現有能源和開發利用新的能源。

除了已經嶄露頭角的LNG動力船舶意外，太陽能和風能等典型新能源也成為了船舶行業的目標能源，很多研究機構都在探討典型新能源在船舶中的利用狀況以及如何更好地在船舶上利用新能源。但我們必須承認，在船舶特別是在大型遠洋貨輪上，太陽能的應用還處於理論研究和初步嘗試階段。

業內有一種觀點認為，使用太陽能推進船舶，首先要能滿足船舶的推進功率需要，其次，太陽能面板在風浪天氣下工作可能具有不穩定性，第三，還應該考慮夜間航行、由於天氣狀況導致的太陽能系統不能輸出最大功率等情況，動力供應不穩定；第四，太陽能船舶一般是電力推進，還需要考慮到電動機將電能轉換為軸功率時候的效率；此外，最為重要的是，船舶開發考慮的最核心問題是怎麼更短時間的運輸和更多貨物的裝載量，太陽能船舶運營起來頗為不經濟，綜合這幾個因素，這種觀點認為太陽能遠遠不能滿足大型船舶推進的需要。

但這種觀點從另一方面上認為，有一些利用太陽能驅動小型船舶，或者是結合風能和燃油的混合動力船舶是切實可行的。早在2000年澳大利亞就建造了利用太陽能、風能、燃料電池和燃油的混合能源雙體渡船；2006年美國與澳大利亞合作設計了太陽能風翼大型三體遊船（可搭載600名乘客）。2006年7月英國建造了完全由太陽能發電的觀光往返船在倫敦市海德公園正式載客運營；2008年9月製造的商業用途太陽能遊艇在珠海下線，不勝枚舉……。今年2月份，印度首艘太陽能動力渡船「Aditya」號也在印度西南部喀拉拉邦下水，是印度首艘、同時也是印度最大的太陽能動力渡船，共有75個座位。該船頂部安裝了78塊太陽能電池板，與2台20千瓦電動機連接生產太陽能動力和電力。該船還安裝了700公斤鋰離子電池，總容量為50千瓦時。

那麼，大型船舶到底有沒有變身「太陽船」的可能性呢？

2009年年初，「御夫座領袖」號太陽能貨船從日本西部城市神戶的船塢下水，進行試航並取得成功，該船總長200米、可以裝在6000輛汽車，裝配了由328塊太陽能電池板組成的電源主電網（功率為40千瓦）。她也是第一艘從太陽光中獲取能量來驅動的商用船隻——雖然太陽能還並不是其動力的全部來源。日本郵船株式會社的研發人員表示，「御夫座領袖」號貨船上的太陽能電池板發電能力很強，即使在陰天，也能產生足夠的能量，並且把多出的能量儲存下來。天黑后貨船可利用儲存的那部分能量繼續航行。

此外，「御夫座領袖」號太陽能貨船的駕駛艙內還安裝有先進的電腦控制系統，能夠合理地安排電池的電量，最大限度地提升貨船的續航能力。「御夫座領導號」是首次直接大規模的以太陽能發電作為整個船隻的主電網。據統計，這組太陽能電池陣列提供的電量可以達到該船總用電量的10%左右。雖然10%這個數字看上去似乎顯得有些微不足道，可是，貨船所需要的總電量其實是非常大的。像「御夫座領袖號」這樣大尺寸的貨船在碼頭卸一次貨就需要大約400萬千瓦的電能。如果是一艘更大的超級油輪，要想卸下所載的全部油料，則需要約8兆瓦的電能（相當於5500戶的家庭用電量）。

行至2014年，中遠海運特運（原中遠航運）所屬「中遠騰飛」輪太陽能光伏系統安裝到位和離網發電調試成功，成為第一、世界最大的船舶太陽能離/併網一體化光伏應用系統。

在「中遠騰飛」安裝這套太陽能離併網光伏系統前，日本郵船、商船三井其實早已提出太陽能系統在船舶應用的概念設計，但其實際應用也還只是處於初級階段，有的發電容量較小，有的還只是離網系統。而「中遠騰飛」輪這次成功安裝實施的太陽能光伏系統，其太陽能電池板面積達到1050平米、太陽能發電總容量達到143.1KW，採用鋰離子蓄電池儲能的船用型離併網一體式太陽能光伏系統，在船舶頂甲板上共安裝了2040塊鋰電池（3.2V100AH/塊），面積達890平方米，每年節約85萬元燃油費，加上同時安裝的LED節能燈，一年能為「中遠騰飛」輪節油約320餘噸、摺合人民幣約120餘萬元。也為航運企業在行業內應用新能源技術拔得頭籌，具有重要的創新和開拓價值。

到了2016年，日本川崎汽船旗下的汽車運輸船「Drive Green Highway」號安裝太陽能電池板，可提供150千瓦峰谷電。結合該船的設計和技術改進的優勢，該船平均每輛運汽車輸將減少25%二氧化碳（CO2）排放、50%氮氧化物（NOx）排放及90%硫氧化物（SOx）排放，這艘船舶也是川崎汽船株式會社根據「Drive Green Project」所要建造的8艘類似船舶中的第一艘。

「Drive Green Highway」號利用其巨大的規模來提高排放效率。該船長200米，寬37.5米，並採用了一項使其一次可運載多達7500輛客運車輛的改進設計，整合了世界上最先進的環保與節能技術，包括從該船發動機的溫室氣體抑制系統到其甲板上的Solar Frontier公司CIS太陽能電池板。在高溫環境和鹽霧環境下，譬如海上，CIS太陽能電池板的高耐性將為「Drive Green Highway」號提供支持，促使在世界各地運輸貨物。

「川崎汽船株式會社正在展示太陽能如何能提高能源效率以及降低航運業的生態影響，」Solar Frontier公司首席執行官Atsuhiko Hirano說，「在將來，太陽定將發揮更大作用，在越來越多的行業中將佔有越來越廣泛的技術領域，這就是例證之一。」

而對於太陽能管理成本偏高的問題，世界最大的獨立能源專業意見和認證服務供應商DNV GL表示，許多運營中光伏發電系統可能還未充分實現其潛力。「隨著全球太陽能裝機容量的增加，關注點正在轉向運營參數、商業智能應用和數據分析，以評估、提高和優化現有資產性能」。

這樣看來，儘管太陽能目前在航運界的運用主要偏重於遊艇和帆船等中小型船舶領域，但在大型商船設計和建造中的探索已經從起步階段過渡到加速階段，目前已經有太陽能和其他動力混合供電的商船投入日常經營使用。讓我們對「航運+太陽能」保持想象力、也給予足夠的時間。