未来的船舶将以何种动力运行？

未来的拖船将使用电池……还是燃料电池……或两者兼而有之？渡轮是否会配备使用可持续燃料的内燃机……结合电池和电动机……或燃料电池？

“未来推进系统的问题很复杂，”罗尔斯-罗伊斯（Rolls-Royce）海洋应用工程总监Tobias Kohl表示，”那是因为可能性很多。直到几年前，柴油-机械推进系统依然是统一的标准，而柴油-电力推进系统是比较现代化的，但是今天，不同能源、变频器和存能系统的许多新组合已经可用或正在开发中。“

唯一明确的是，为了实现国际海事组织 (IMO) 的目标，即到2050年将航运业CO2排放量比2018年减少50%，将需要新燃料以及新的船舶动力概念。这些将根据实际应用而有所不同。

需要高能量密度时甲醇燃料是重要选择

内燃机将继续发挥重要作用。

然而在未来，这些通常将不再由化石柴油提供动力，而是越来越多地由可持续燃料提供动力，例如目前已经可用的HVO或未来的电制甲醇。罗尔斯-罗伊斯全球海事副总裁 Denise Kurtulus 证实：“我们显然专注于将甲醇作为未来的船用燃料，并希望成为这方面的先驱。” 与其他可持续燃料相比，这种燃料的能量密度很高，并且其液态使其易于在环境温度下储存和加油。在许多情况下，即使是现有的基础设施也可以继续使用。甲醇罐可灵活布置在船内。除了降低复杂性之外，更具吸引力的投资成本是甲醇罐系统的另一个优势。我们最初正在开发基于mtu系列4000将于2026年投放市场。

不含CO2且极其灵活：燃料电池系统

但内燃机不会像过去那样成为大型船舶上唯一的能量变换器 。

燃料电池也将被使用。这是因为氢动力燃料电池不会产生任何有害排放物，既不会产生CO2也不会产生氮氧化物或颗粒物。由于氢的物理特性，将氢作为船舶燃料引入了许多挑战，比如基础设施、储存、运输和船上燃料加注。

燃料电池的其他优势在于其低噪音排放和振动以及非常高的能量效率（约50 - 60 %）。燃料电池系统通过引入电能传输和螺旋桨的电力驱动，为推进或能源系统的设计提供了新的、非常灵活的可能性：可以使用可变的电池和燃料电池，并可以通过内燃机灵活扩展驱动单元。还可以设想全电动驱动器，其中能量仅存储在电池中。

未来：具有不同组件的混合系统

“所有这些用于推进、能源供应和储存的单独组件——无论是燃料电池、电池还是由可持续燃料驱动的内燃机——都将使我们能够开发全新的推进概念，”托比亚斯科尔说。例如，内燃机越来越多地集成到混合动力系统中，其中电池为电动机供电，内燃机或燃料电池提供驱动能量并为电池充电。

另一个趋势：在船上结合不同的能源系统。到目前为止，标准一直是推进系统与船上电力系统分开。但随着船上电子元件的使用越来越多，这两个系统正在合并。这意味着燃料电池产生的电力既可用于船上的日用负载，也可用于主推进系统和辅助推进系统的电动机。

应用决定船舶架构

但回到未来的拖船或渡轮，它们将如何运作？

“这取决于船舶的应用和所提供的基础设施，”Tobias Kohl 解释说。当然，仅在港口运营并因此没有大航程要求的拖船比在较长路线上全天航行的快速渡轮更有可能实现电动操作。“而且还可以肯定的是，他们不会用纯电池电动驱动器在远洋航行，”科尔说。为此，储能系统必须很大，但是船上没有那么多空间。沿海地区的渡轮从依赖内燃机，变为将甲醇等可持续燃料集成到电动、机械甚至混合动力推进系统中，最后再使用燃料电池系统。

罗尔斯-罗伊斯目前正在开发可根据客户需求进行调整的完整解决方案架构。基础是模块化系统中的mtu混合解决方案，可以根据客户在性能和范围方面的要求进行变化，并带有额外的电池。这种模块化系统的设计方式使得甲醇内燃机或燃料电池等未来技术一旦可用就可以随后集成。

自动化系统 mtu NautIQ 汇集了复杂的技术

所有形式的推进都有一个共同点：它们变得比以前复杂得多。

这也增加了可以监控推进系统和整艘船的自动化系统的重要性。“借助mtu NautIQ，我们在这方面处于有利地位，可以为我们的客户提供从驾驶台到螺旋桨的可靠、经济和面向未来的监控解决方案，”Tobias Kohl 总结道。

他相信航运业将能够实现到2050年将CO2排放量比2018年减少50%的主要目标。Denise Kurtulus也证实了这一点：“在过去的12年中，我收到了更多关于气候友好型解决方案的咨询。几个月，比我之前所有职业年的总和还要多。制造商和客户现在正在专门寻找减少CO2排放的方法。人们认识到采取行动的紧迫性。这是一个很好的、充满希望的迹象。”她表示。