劳斯莱斯的新船舶技术方向

多种因素都会影响船舶效率（除非另有说明，所有照片均由劳斯莱斯提供）

“从效率的角度来看，柴油发动机技术已经非常接近其潜力的极限了，”罗尔斯·罗伊斯动力公司船舶应用工程副总裁托比亚斯·科尔表示。“你可以改进喷射系统、涡轮增压、燃烧室动力学，但归根结底，这项技术已经非常优化了。”

“但是，当我们研究可用于内燃机的其他燃料时，我们可以从这项技术中受益。”

科尔的评论是对以下问题的回应：由于没有任何“替代”燃料的功率密度能与柴油相媲美，下一步是否应该提高发动机效率，使甲醇、乙醇、氨或氢气每公斤的功率输出与柴油相当？

托比亚斯·科尔，劳斯莱斯动力

科尔表示，这主要取决于发动机的负载和转速。“无论使用何种燃料，只要发动机在其最佳工作范围内运行，就能始终获得最佳效率。但要真正发挥发动机的最大效能，我们认为需要利用电池进行智能负载管理——我们称这种组合为‘柴油发动机+’。”

为了解释这一点，科尔举了船上发电机组的例子。发电机组用于提供辅助动力，但其发动机几乎从未以最佳转速运行，通常远低于最佳转速。加装电池组后，发电机组只会在需要时启动，并以最佳负载和转速运行。产生的电能随后存储在电池组中，以备后用。

他表示，还有其他优势。电池组可以抵消电力供应波动，而且当船舶停靠时，它可以通过仅在电价较低的时段使用电网电力来降低运营成本——这是一种削峰填谷的方式。

排放后处理

使用替代燃料并结合电池组运行内燃机有助于提高整体效率。但考虑到尾气后处理系统的改进，这些新型燃料是否会过早地取代柴油？

“船舶尾气后处理系统面临的最大挑战是船东认为它对自身没有实际益处。在游艇上，船东认为这套系统会增加发动机的体积，增加船体重量，还会产生额外的成本，例如AdBlue尿素溶液。尽管如此，船舶的航速并没有提高，噪音也没有降低。”

对此，科尔表示，劳斯莱斯已经开发出第三代尾气后处理系统，该系统比以往任何一代都更小巧、更轻便、更高效。“我们对系统进行了优化，改进效果显著。我们认为这将使该系统更容易被船舶制造商和船东接受。”

这就引出了一个问题：劳斯莱斯开发这些系统的目标是提高发动机的效率还是船舶的效率？

哈伦德喷射渡轮上的桥梁，该渡轮使用四台MTU 4000柴油发动机和喷水推进器

“两者都有，”科尔回答道。“正如我所说，这些发动机已经通过融合最新技术进行了优化。我们在这方面已经耕耘了100多年，”他笑着补充道。“因此，为了获得更多优势，我们必须从整体上考虑整个动力装置以及该系统如何与船舶相互作用。”

关于执行不力的问题，他举例说，一艘游艇上竟然只为了给船上的游泳池加热而安装了一台发电机。“现在我们可以用热电联产系统来做同样的事情。我不喜欢‘浪费’这个词，但本质上，我们现在用热电联产系统来实现同样的目的。”

合理调整规模可带来诸多益处

新型燃料在减少排放方面显然具有优势，但发动机的合理配置——选择与所需输出相匹配的型号，而不是选择最大功率的型号——将在提高船舶效率方面发挥相当大的作用。

“如果一艘船舶或游艇需要改装，你可以查看数据，了解发动机的运行情况，包括运行地点和方式。通过这些信息，就可以确定较小的发动机型号是否适用于该应用。”

劳斯莱斯MTU 2000 DS系列发电机组发动机可用于船舶辅助动力系统。

科尔表示，提高效率的关键在于一系列“杠杆”。低碳燃料发挥着至关重要的作用，新技术也功不可没。第三个要素是船舶的运营方式。

他解释说：“在考虑效率时，我们必须考虑自然条件。潮汐和风况会影响船舶的操控和发动机的运行。我们拥有mtu NautIQ Foresight系统，它可以帮助船长监控船舶性能并做出能够提高性能效率的决策。”

这与船体设计乃至螺旋桨设计都息息相关。科尔表示，设计精良的螺旋桨可以带来10%到15%的性能提升——这是一项巨大的改进，最终将降低运营成本。

技术管道

今年8月，世界上最大的电池动力船舶在塔斯马尼亚建成。这艘名为“中国佐里拉号”的客车渡轮配备了40兆瓦时、275吨的电池储能系统，将往返于阿根廷和乌拉圭之间的拉普拉塔河上。

科尔认为，虽然这是该技术的一个极端例子，但电动渡轮具有很强的应用前景。

中国佐里拉号渡轮装载到黑马林号半潜式重型起重船上（图片：Incat）

“对于像渡轮这样航线固定且具备充电能力的船舶来说，电力驱动是理想的应用场景，我认为这项技术在未来几年会继续发展。在劳斯莱斯，我们已经有一些案例，船上的发电机只是作为电池系统的备用电源，就像汽车的增程器一样。”

科尔特别指出中国“佐里拉”号渡轮的案例，他表示赞赏有人敢于冒险，将现有技术发挥到极致。但他怀疑这是否会对大型渡轮的发展产生显著影响。小型渡轮的情况则恰恰相反；他指出，斯堪的纳维亚半岛已经运营的电池动力渡轮才是这项技术更为务实的应用。

关于劳斯莱斯未来的船舶技术，科尔表示：“我们将继续研发内燃机。我们坚信，对于长途航行、不可预测的航线以及应对基础设施挑战而言，这是唯一的途径。”

“但除此之外，我还想补充一点，我们认为甲醇具有巨大的潜力。因此，我们将继续开发内燃机解决方案，以支持替代燃料的发展。”