敬啟者您好:

本中心100年8月22日在台北舉辦的「100年度第三次技術研討會」已順利圓滿結束,此次議題由本中心研究處黃余得處長及李前鋒副處長分別主講「2011年東京/巴黎備忘錄PSC重點檢查活動(CIC)簡介」及「2012年生效之公約修正案簡介」,獲得與會者的好評。

本次研討會資料自即日起,可在本中心網頁免費下載,歡迎大家善加運用。

近期舉辦的課程如下,歡迎踴躍報名參加,詳情請洽企劃處黃資華小姐(分機303)。

開設課程
日期
地點
ISM訓練課程
100年10月27日
台北總部


中國驗船中心 謹啟

01. 船級協會對未來的展望...........................................................................................................................(詳全文)

 
  02. 燃料電池開發仍在進行中.......................................................................................................................(詳全文)

 
  03. 不斷演進的引擎......................................................................................................................................(詳全文)

 
  04. 備忘錄聚焦結構安全..............................................................................................................................(詳全文)

 

 

1. 船級協會對未來的展望
就概念船設計而言,油輪鮮少被視為好題材,或許因為當石油儲存量逐漸減少時,這些油輪的未來似乎將受到限制。然而,德國驗船協會(Germanischer Lloyd)和挪威驗船協會(Det Norske Veritas)最近分別公開了原油輪之概念設計。雖彼此迥異,確也有某些相同之處,特別是關於使用LNG作為主要燃料以及儲存槽位於甲板上而非在船體內部等。在宣佈各自計畫方面,該兩驗船協會均認為大部分油輪設計在過去20年左右皆停滯不前,而引進創新改變之時機業已成熟。

概念船絕少從繪圖板轉化成現實,但即使DNV之Triality VLCC或GL之BEST-Plus Aframax設計被下訂的話,也不會是首艘使用LNG動力之油輪。該榮耀將歸於2007年建造之化學輪"Bit Viking",該輪即將以同一廠家之50DF裝置取代其Wartsila 6L46B柴油引擎。當去年宣佈該船將改用LNG為動力時,預料於本年5月可完成海上試?,但工作耽擱下來,Solutions雜誌獲悉該工作可能要到8月始能完成。

GL概念大量利用現有的油輪設計,即IACS共同結構規範之規定及有關能源效率設計指數(Energy Efficiency Design Index, EEDI)之IMO草案規定。相較之下,DNV的辦法遠較為激進,它擬想了一個V字形的船體?截面,排除傳統VLCC船得載運大量壓艙水之需求。

對於將EEDI規定應用於船舶方面,GL一直居於先鋒。該船級協會表示,BEST-Plus將超過原訂計畫之要求,達到最近公佈之對應此船大小的參考線值的83%。GL確信油輪是被認為位列現今最節省能源之船舶,其EEDI值之範圍為2公克到6公克CO2,每噸每海浬。

倘使EEDI今日成為強制性規定,該新船將會符合規定。GL強調,引進該指數的最早時間可能是在2015年,雖然在該規定通過前簽約之新船不需符合,但可能須與未來在EEDI生效後才進入市場、更為節省能源之船舶競爭。

GL針對其設計概念,把目標放在3種不同吃水深度、貨物容量下之速度,考慮了貨物體積與質量,船體結構質量,貨物、燃料及壓載艙之布置。產生並且評估了將近2500種的設計變化。最終最佳化之船型在設計吃水下可達15.6kt之速度,略微高於目前Aframax船之平均速度。

雙層船殼間船側寬度設定為2.65m。為了減低船舶擱淺時貨艙被貫穿之風險,第一貨艙的內底從2.10m增至2.75m。為確保結構之連續性,在兩橫向大肋骨距離間採用傾斜的內底作為過渡。該設計概念估計兩趟來回航程需要2,000m3 LNG。使用LNG作為燃料可減少90%的SOx排放及20%的CO2排放。

該設計研究係以GL及雅典國立技術大學(National Technical University of Athens, NTUA)之計畫為基礎。在接到船廠與油輪營運者之回應後,該設計工作繼續進行,結果成就了BEST-plus設計概念。

因運輸成本減少了7%、油外流指數(Oil outflow index)降低了9%(發生意外事故時造成之油外流)、以及誰與爭鋒之Aframax設計之最高速度,GL聲稱BEST-plus代表新一代的Aframax油輪。

DNV之Triality設計於今年初正式公開,當時DNV執行長Henrik Madsen承認:「Triality係一概念船,造船廠在第一艘Triality原油輪建造前需先備妥詳盡設計。」但是,Madsen又說道,所有用於設計中的技術皆為當今之技術,預估第一艘Triality原油油輪將在2014年底前駛離船廠。

DNV預估其船舶減少之排放量實際上會超過GL的船,預估減少94%的SOx及34%的CO2。該設計在其他環境上之好處包括比傳統VLCC船降低燃料消耗25%、無需壓艙水、不會釋放揮發性有機化合物(VOC)。

為Triality預想的推進裝置包含使用MGO(Marine Gas Oil)作為引燃燃料的高壓雙燃料二衝程雙主機;使用MGO作為引燃燃料之低壓雙燃料發電機引擎;以及可燒天然瓦斯、MGO與從貨艙大氣中回收之VOCs的三燃料鍋爐。

LNG燃料將儲存在位於主甲板上,船艛前方的甲板室堛漕潃6,750M3 IMO type C槽櫃。此槽櫃藉由壓力建立熱交換器(pressure build-up heat exchangers)維持在5 - 6 bar的壓力。這已足夠提供LNG至主機的高壓泵,不需再使用潛水式泵。藉由低壓氣化器,燃料槽壓力足以將LNG提供給輔機和鍋爐而無需使用泵。然而,每個槽櫃均備有一個潛水泵,一旦槽櫃壓力過低時,即能派上用場。

儲存於Triality船上之LNG容量足夠25,000海浬的航程使用,因此在波斯灣加了燃料後,即使是最遠的來回航程亦已足夠。這是現今傳統VLCC船之標準作法。LNG站與選擇之航線上所停靠的原油輸入站相距不遠,是故未來在許多地點都可以加燃料。

LNG蒸發所造成之低溫可用來回收在航程中由貨油釋放到大氣中的VOCs。估計每一載貨來回旅程能回收多達600公噸的VOC,並將其儲存於甲板槽櫃中,作為輔鍋爐的燃料,供應蒸氣以運轉貨油泵。

來自LNG蒸發之低溫與壓力建立之過程亦能使用於其他用途。乙二醇循環是此過程之核心。Triality主要是將冷卻能量用於使VOC再冷凝,但亦可使用該能量來冷卻主機的掃氣空氣。如此可增進效率達3%。剩下的冷卻效力能用於引擎之淡水冷卻。乙二醇循環必須維持在-40℃以上以避免凍結。海水熱交換器則能在需要時提供額外的熱能。

Triality的V字形船型與貨艙佈置據稱可完全排除VLCC對壓艙水之需求,同時仍能使推進器浸?水中。對於其他類型的原油油輪,如Suezmax、Aframax及較小之船,壓艙水之需求亦將大幅降低。新船形在來回航程之中減少了浸水面積,且方塊係數較小,因此是個具有更高能源效率的船體。船上無壓載水將意味著船舶不需安裝任何壓艙水處理系統,同時也排除了壓載水艙塗層與保養之需求。

上述任一概念船是否能實現,端賴具拓荒精神之船東堅信看好該船具商業價值與市場性。但航運天性本是保守。
(摘自Solutions, Issue 177, July/August 2011)


TOP

  

2. 燃料電池開發仍在進行中
當是否將石油替換為液化天然氣的選擇仍膠著時,燃料電池已預告將成為下一代船舶推進動力。在少數極低功率的原型機被安裝後,燃料電池技術最近似乎仍未有微顯著突破。

但是,上個月Wartsila (芬蘭瓦錫蘭集團)宣佈將與美國VPS (Versa Power Systems)聯合,一同研發商業化之能源產生及船用所需之燃料電池科技,此協定可讓Wartsila整合VPS的燃料電池堆模組,特別是針對較大功率需求之產品。對於VPS來說,這項協定則帶來一個能將燃料電池商業化,並進攻全球廣大市場的夥伴。

VPS表示將領導大型固態氧化物燃料電池(Solid oxide fuel cells, SOFC)之發展,並以該公司能力支援Wartsila之開發大型SOFC系統推廣於動力及船用市場之策略。「SOFC擁有低排放之特性,卻能產生對其尺寸來說相對大量的電力。」VPS之執行總裁Robert Stockes表示:「結合我們兩家公司的專業技術,將有助於提供小型而高效能產品之商業需求。」

將燃料電池產品商業化是Wartsila長期發展策略的項目之一,且初步計畫已在進行,該計畫所使用之燃料電池技術是由總部位於丹麥的Topsoe Fuel Cell所提供。Wartsila表示將會依計畫持續此合作。

Wartsila於2008年製造出以垃圾掩埋氣體所運作的燃料電池設備,供應芬蘭Vaasa市電力及熱能。於2010年中,WFC20燃料電池組安裝於瑞典航商Wallenius Lines所屬的車輛運輸船Undine號,作為METHAPU計畫之實驗。此外,Wartsila也開發了仍在內部測試的50kW之WFC50電力設備。(譯者註:METHAPU-Validation of a Renewable Methanol Based Auxiliary Power System for Commercial Vessels,為一由歐盟贊助,將甲醇燃料電池應用於商船上之研究計畫,參與者包含Wartsila、LR、DNV、Wallenius Marine、University of Genova。)

目前為止尚未有任何裝置於船舶上之燃料電池可以輸出接近於相同尺寸柴油引擎之功率。除了Undine號以外,現在最為人所知的船舶應用為Viking Lady號及德國漢堡之內陸客船Alsterwasser號,目前該船剛於火損之後重新開始載客服務。目前VPS所製造出最大的SOFC之輸出為10kW。

燃料電池為一種結合了燃料氣體及氧氣,以產生電力、熱能與水的電化學裝置。不需燃燒過程的特性大大減低了氮氧化物及硫氧化物的排放,基本上其微粒物排放為零。且由於該電力是直接產生,沒有中間的機械或熱過程,相較於傳統以燃燒為基礎之技術來說,燃料電池也顯得更有效率。
(摘自Solutions, Issue 177, July/August 2011)


TOP

  

3. 不斷演進的引擎
125年的內燃機航運:從開始的簡陋到完全取代蒸汽引擎。

人力、風力、蒸汽及馬達(motor)動力:此四種基本船舶推進方式,對海事專家而言可謂相當熟悉。然而,熱燃機(combustion engine)何時開始成為船舶推進動力卻不得而知。

歷經50餘年,柴油引擎終於取代蒸汽引擎,這並不令人感到特別訝異。在內燃機化航運的歷史中,柴油引擎被各種資料誤報為先驅,但事實上是鄂圖引擎 (Otto engine)。

熱燃機可以成功地作為船用推進裝置,其決定性因素乃為覓得一種有發展潛力之內燃機型式,此種引擎係Nicolaus August Otto 於1876年在Cologne 所發明。進一步的開發工作,產生了Carl Benz 與 Daimler的快速運轉引擎。兩者均於1886年獲得專利,並直接註明使用於船舶推進。在1886年1月20日發給Benz & Cie.之德國專利(Deutsches Reichs patent) DRP 37435「燃燒汽油之汽車」的規格書上載明「此構造主要用於輕便的運輸及小船,如那些僅搭載1至4 人之小船。」一年後,Benz即已著手建造船舶推進裝置,而為Mannheim市建立了傳統。

有鑑於Benz專利大致針對路上車輛之動力,Gottlieb Daimler之後很快即申請一個「以汽油或石油引擎帶動船舶艉軸的設計」之專利,於1886年10月9日(DRP 39367) 獲准。關於引擎技術之實際應用,Daimler較Benz快。在1886年,前者已於德國內卡河(Neckar)進行初次試驗。

遠洋船舶與引擎
當時,「汽油引擎」與「汽油動力內燃機」均指鄂圖引擎,為一種火花點火裝置。而很快被派上用場之「石油引擎」可溯自1890年,由英國人Herbert Akroyd Stuart所發明之燒球式引擎(hot bulb engine)。由於初期機組之功率較低,最初用於內陸水道船舶之推進。此主要以二衝程模式操作之燒球式引擎,很快即能提供小型遠洋船舶足?動力,且經證實對漁船及作為帆船的輔助推進裝置均極為可靠。此一型式一直被沿用至1930年代。

從Otto到柴油引擎之過渡時期,努力不輟尋覓合適的替代燃燒過程費時達20餘年。除燒球式引擎外,荷蘭Jan Brons所開發之一種型式亦可能被認為是預燃室引擎(antechamber engine)之先驅。藉由使用更先進之設計,GasmotorenFabrik Deutz公司裝備在許多漁船及其他小船達數十年之久。其他辦法均試過,但並未獲得成功。

自1893至1897年間在Maschinenfabrik Augsburg (之後成為MAN) 生產並大獲來自Essen 的Heinrich von Buz 和Friedrich Krupp 支持之柴油引擎,於1903年首次用於船舶推進。直至1912年,被認為是第一艘遠洋動力船的“SELANDIA”出現,其他製造商生產了各種船用柴油引擎,主要用於航行內陸水道船舶,有些亦無反轉設備,因而帶來1904年首次出現的柴油—電力傳動船—750噸的俄羅斯內河油輪“VANDAL”。

隨著1893年“理想的熱引擎(rational heat engine)” 的發明,Rudolf Diesel開始追尋以開發一種動力設備來「取代蒸汽引擎以及所有已知之內燃引擎」之目標。然而,自如此崇高的構想萌生至航運業全面汰換蒸汽引擎為止,60餘年匆匆過去。大輸出功率之船舶操作,首要條件乃為引擎能反向運轉,該目標已於1910年達成。

當時使用柴油引擎之推進設備仍然既大且重,壓縮空氣被用來將燃油吹進燃燒室。如今則需要空氣壓縮機使空氣達到較引擎壓縮更高之壓力。

柴油引擎之突破
直到Motorenfabrik Deutz在1921年為大型引擎所開發的液壓燃油噴射,始帶來決定性的改變。船用柴油引擎變的更輕、更小,且能在較高船速時操作。此項革新創舉使能建造更具強大動力之裝置。另一因素則為船用柴油引擎之結構在當時主要還是仿效蒸汽引擎。由哥本哈根Burmeister & Wain所生產之引擎不在此例。B&W 設計原理和液壓燃油噴射之應用帶來柴油引擎作為船舶推進裝置之突破。

瑞士的Alfred Buchi採用1905年所開發之廢氣渦輪增壓機,則成為邁向如今所使用之高動力柴油引擎之臨門一腳。當生產強力渦輪增壓機已變成可能,而二衝程柴油引擎操作亦需使用該機器,則Rudolf Diesel的遠大目標終於1950年代中葉達成。即便如此,船用柴油引擎之演進仍未中止。
(摘自GL Nonstop issue 01-2011)

TOP

  

4. 備忘錄聚焦結構安全
世界兩大港口國管制(PSC)組織將於下個月開始進行首次針對結構安全的一般檢查活動。

巴黎及東京備忘錄成員,將自9月1日起開始進行一項為期三個月的聯合重點集中檢查活動(CIC),以確保船舶符合結構安全與載重線公約。巴黎及東京備忘錄兩大組織於上週發表的聯合聲明中表示,這是CIC首次針對散裝船以外之其他船舶的結構安全,以及載重線公約進行之檢查活動。

巴黎及東京備忘錄組織中45個海事主管機關對此回應關切,表示在過去8年間:「結構安全及載重線相關之缺失佔總數的百分之十五。」

在檢查活動進行期間,檢查員將比平常更仔細地查驗相關文件與細節,諸如裝載儀(loading instrument)、艙口、船殼、隔艙壁與甲板及其他與載重線公約和結構完整性相關之項目。

巴黎備忘錄之主任秘書Richard Schiferli對本刊表示,CIC檢查「預期將比一般檢查多花一個小時,希望不會發現任何缺失。」若發現缺失,「該檢查將變成更詳細檢查(more detailed inspection)。」

Richard Schifeli並補充,只有於該期間內被列為第一或第二優先者會進行CIC檢查,並不是每艘船都會被選中。他預期將有一波因結構及載重線問題而引起的缺失,但「期望藉由這次針對這兩項重點的檢查,能讓整體情況—包括在CIC中未接受過檢查之船舶—有所改善。」

檢查員檢查時將會使用一張列出重點檢查項目之調查表。該調查表在此活動正式發佈時,可於巴黎及東京備忘錄的網頁上取得。「在船舶業者的要求下,我們已製作此種調查表好幾年。」Schiferli表示,這樣的政策已證實能帶來正面效果。「船舶將能在需要時採取預防的措施以確保符合所有規定。」針對船東他並補充:「預防措施不應受限於調查表上的項目。」
(摘自Fairplay Aug. 04, 2011)

TOP