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对于海运业而言，从传统化石燃料向替代燃料过渡迫在眉睫。由电池系统提供的电力推进方式通常被看作是解决这个问题并帮助行业实现脱碳目标的一种可靠选择。得益于电池系统技术的快速发展，电动船舶的数量在全球范围内迅速增长。截至2019年3月，已有超过150艘混合动力船(包括纯电动船)使用电池系统作为主要和/或辅助动力源。
为了探索电动船对于环境保护的作用，思克莱德大学海军建筑与海洋工程学院、韩国海事海洋大学以及哈尔滨工业大学联合开展了一项船舶电池动力与船用柴油机全生命周期环境效益的对比分析研究。
研究团队选择了一艘使用电池系统的客滚船作为研究对象，该船最初装有柴油发动机。研究过程包括多个层次，首先，研究人员收集了案例船的运行情况，例如速度、输出、运行时间和柴油推进系统的配置等信息。其次，将取代了柴油机系统的纯电池推进系统放在电力电子仿真软件(PSIM)平台上进行了建模和仿真，以验证该电池推进系统的适当性。然后，运用全生命周期评估方法来全面比较柴油机和纯电池动力船的环境影响。
研究结论和建议
研究结果显示，与传统的柴油机机械推进相比，电池动力GWP降低了35.7％，AP降低了77.6％，EP降低了87.8％，POCP降低了77.2％。然而，研究也发现，当前的电池动力无法实现将全球增温潜势降低50％的目标。这是因为与能源生产和运输相关的废气排放在很大程度上影响了总体表现：据估计，假如一艘电动船运营30年，在这期间产生的二氧化碳当量为1.05×107kg。其他几项指标的表现要好一些，用定量来表示的话，大致相当于5.00×104kg二氧化硫当量，5.0×103kg磷酸盐当量，2.8×103kg乙烯当量。
研究指出，在船舶电池推进系统的整个生命周期中(从电力的生产到运输再到船上的应用全过程)，影响其环境效益的关键技术和操作因素包括：
● 船上使用阶段产生的排放；以及
● 与燃料和电力生产相关的排放，据地点和所用能源类型而定；还有
● 与这些燃料的运输相关的排放，据运输方式以及港口和炼油厂的位置而定。
考虑到IMO的目标是到2050年将GHG排放量从2008年的水平降低50％，而目前依靠电池动力并不能大幅降低全球增温潜势，这意味着电池动力对于海运业实现脱碳目标的助力尚且有限，用于发电的能源类型将是确定电池技术能否最终促进清洁运输的关键因素。因此该研究建议，为了更好地发挥电池动力的优势，在电力生产中应当限制化石燃料的使用，同时要在整个航运业中鼓励使用可再生能源。从全生命周期的角度来看，如果电网严重依赖化石能源，那么使用电池动力的好处显然将大打折扣。研究结果也证明，在利用可再生能源发电的比例更高的国家，使用电动船舶的环保效果更好。这方面的国际法规政策可能需要进一步细化和量化，以便更好地推广清洁推进系统在业界的应用。
为了促进电动船的开发和生产，研究团队建议业界思考以下两个重要问题：
● 通过可再生资源生产的电力是否足以为船上的电池充电？
● 应用一项新技术会不会仅仅是将船舶排放从运营阶段转移到了其他生命周期阶段，如建造、运输或回收？
最后，研究还指出，海上环境评价应当使用全生命周期研究方法。
编译自MDPI
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