专访加拿大工程院院士、英国纽卡斯尔大学水动力学教授刘鹏飞：船舶行业低碳转

21世纪经济报道记者李德尚玉 实习生陈斯达 北京报道交通运输绿色发展是实现“双碳”目标的重要一环。当下，作为交通运输领域之一的船舶行业正多措并举，加快绿色低碳转型。

“船舶使用柴油的排放属于范围一，是最严重、最需要应对的排放。”英国纽卡斯尔大学水动力学教授、加拿大工程院院士刘鹏飞在接受21世纪经济报道采访时认为，船舶行业的减排任务非常艰巨，要难于汽车行业。对船舶来说，不仅其发动机制造难度更大，氧化硫排量也更大，一艘14000箱集装箱船氧化硫的排量就相当于1900万辆汽车的排量。而船舶所消耗柴油的背后也涵盖不同领域的产业链，要求各方合作达到同一目标，在技术、政策和战略上都极具挑战性。

刘鹏飞表示，要实现全世界范围内的碳中和，在2050年之内至少要把现有的35000艘船舶改成使用绿色燃料的，同时至少新建55000艘零碳排放船舶。

船舶排放最严重、最需要应对

《21世纪》:为什么船舶行业绿色转型具有紧迫性？

刘鹏飞:“双碳”目标下，海洋运输、船舶运输中真正消耗燃料的是船舶发动机来驱动螺旋桨，推进系统消耗燃料产生排放。要实现减排，就要减少船舶发动机的排量。

船舶减排任务非常艰巨。集装箱船、散货船和油轮这三大主力船型占到海洋运输总排放的70-80%。实际上，船舶温室气体排放只占全世界排放总量的3%。数字虽然不大，但要看到温室气体排放分三个范围，船舶使用柴油的排放属于范围一，是最严重、最需要应对的排放。柴油本身要从矿里开采、提炼、运输、储存，最后到船用，也会带来很多排放。船舶排放里面还含有较多致命的氧化硫。

《21世纪》:船舶领域实现转型，要达到哪些目标？

刘鹏飞:全世界有约15万艘船，可以说每时每刻都在排放。要实现全世界范围内的碳中和，2050年之内，至少需要把现有的35000艘船舶改造成使用绿色燃料的，至少新建55000艘零碳排放船舶。船舶的排放是因为使用柴油，而柴油又是一个产业链，要求很多不同的行业一起合作达到这个目标，技术、政策和战略上都非常具有挑战性。

《21世纪》:和汽车行业相比，船舶领域的绿色转型难度如何？

刘鹏飞:汽车行业绿色转型很难，而船舶的发动机很大，更难制造或者改装。另外，因为汽油里面含硫很少，汽车发动机排出氧化硫的分量就很小。为了降低运输成本，船舶会用较差的柴油，硫含量就特别大。举个例子，一艘14000箱集装箱船氧化硫的排量就相当于1900万辆汽车的排量。

总体来说，海洋减排比发展可再生能源更难。我们现在逐渐用再生能源代替煤，一方面有政府、学界、工业界的力量，另一方面，风能、太阳能、潮流能这样的可再生能源一直都在自然界存在，不用到别处求，只需要制造安装很多发电机把它转换成电，慢慢就能取代煤。尽管再生能源取代煤比较困难，但是已经有了解决方案和成熟的技术。与之相比，海洋减排特别困难。很多人提出和试用各种发动机和燃料方案，但目前还没有像传统的船用柴油机一样，出现一个唯一的特别成熟、经济和可靠的方案。

船用绿色发动机技术尚未成熟

《21世纪》:船舶领域绿色转型会遇到哪些具体阻力？

刘鹏飞:首先看空间占用，比如一艘豪华游轮需要21兆瓦的动力，使用传统成熟的船用柴油机不仅能实现，也很可靠，几年也不出问题，只是排量很大。现在问题是，我们找不到一个21兆瓦零排放的发动机。燃料电池最大是240千瓦，堆成山一样才能拼凑成一个21兆瓦的柴油机。如此多的燃料电池还要烧氢，也需要大量氢气罐储存氢或者使用液体氨存贮氢。这会占据船上的大量空间，挤压货物储存空间。

额外的空间占用还会带来其他问题。以燃料氨为例，一艘豪华旅游船速度是29节，需要380吨柴油。换成零排放发动机，柴油就要换成氢燃料或者氨燃料。氨相对保险、安全，但用来代替柴油，所需空间和重量是柴油需要的两倍。问题是船已经设计好，一个380吨的油仓要再扩大，货仓空间就要减少。船体燃油重量或者体积经过改装，重量增加，重心浮心全部改变，船舶的快速性、操纵性、稳性、波浪适航性四大水动力学性能都会打折扣。如果后续出了问题想要恢复，就需要花很多技术、精力、人力、物力。而且营运成本一高，政府没有相当大的激励或者惩罚，后续也很难推广。

《21世纪》:你提到，发动机是解决海洋减排的关键。目前技术进展如何？

刘鹏飞:绿色发动机是目前最大的发展瓶颈，这至少体现在容量和可靠性两方面。

首先是容量。船运需要大马力才能实现，但现在新能源发动机的马力很小，相比之下，传统发动机更有优势，所以在现有的船用柴油机上使用生物燃料也是多种技术方案之一，尽管生物燃料也不是100%零排放，而且生物燃料的生产也有很多碳足迹。

其次是可靠性。不像在陆上汽车抛锚，在海上有风浪，船舶一旦停掉，船舶和人员都面临较大危险。现在的确有很多新的想法和发明，比如用氢、甲醇、氨作为燃料，生物柴油，还有风能、自然能作为动力。TRL可用来衡量科技的成熟度，成熟度指数水平从1到9，1指基础理论研究阶段，水平9指成功的系统试验和营运。用TRL指数看，现在大部分船用绿色发动机技术及方案，极少数达到9，达到4-6以上的也很少。