近年来,新能源汽车市场中,增程式电动技术凭借独特优势获得众多消费者青睐。与此同时,这一技术也悄然在内河航运领域崭露头角,展现出广阔的应用前景。
一、传统内河船舶之困
内河航运作为交通运输体系的重要组成部分,在全球货物运输中扮演着关键角色。然而,传统内河船舶大多依赖柴油等化石燃料,由此带来一系列严峻问题。
从环保角度看,传统船舶排放的大量废气,如二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等,成为大气污染的重要源头。以长江流域为例,众多往来船舶的排放对沿岸城市空气质量产生明显影响。在人口密集的内河航道区域,船舶排放的污染物加重了雾霾天气的形成,威胁居民健康。同时,船舶尾气排放也是温室气体的重要来源,加剧全球气候变暖。
在运营成本方面,柴油价格波动频繁且总体呈上升趋势,使船舶运营成本居高不下。一艘载重500吨的内河货运船舶,每月柴油消耗费用可达数万元,高昂的燃油成本压缩了航运企业利润空间,尤其对于小型航运公司,经营压力巨大。此外,传统船舶发动机需定期维护保养,零部件更换频繁,进一步增加运营成本。
续航与动力性能方面,传统船舶发动机效率有限,在重载或逆水航行时动力不足,影响航行速度与时效性。在一些繁忙内河航道,船舶因动力问题导致航行缓慢,易造成拥堵,降低航道通行效率。而且,长距离航行时需携带大量燃油,占据宝贵载货空间,限制货物运输量。
二、增程式电动船工作原理
增程式电动船巧妙融合纯电动与燃油发电技术,主要由动力电池组、电动推进系统、增程器(小型燃油发动机或发电机组)及控制系统构成。
在纯电模式下,动力电池组释放电能,驱动电动机运转,将电能高效转化为机械能,带动螺旋桨推动船舶前行。此时,船舶实现零排放、低噪音运行,安静且环保。当动力电池组电量降至设定阈值时,增程器自动启动。增程器并非直接驱动船舶,而是通过燃烧燃油发电,产生的电能一部分为电动机供电,维持船舶航行,另一部分给动力电池组充电,延长船舶续航里程。控制系统如同船舶的“大脑”,实时监测电池电量、船舶运行状态等参数,智能调控增程器启动与关闭,精准分配电能,确保动力系统高效稳定运行。
三、增程式电动船的优势
1、环保性能大幅提升
在环保要求日益严苛的当下,增程式电动船的环保节能特性尤为突出。在纯电动模式下,船舶实现零排放、低噪音运行,这对于对环境要求极高的水域,如湖泊、河流、自然保护区等来说,意义重大。以景区游船为例,传统燃油游船运行时产生的废气和噪音会破坏景区的生态环境和游客的游览体验,而增程式电动船以纯电模式运行,能有效避免此类问题,为游客营造安静、舒适且环保的游览氛围。与传统燃油船相比,增程式电动船大大减少了废气排放,降低了对大气环境的污染。即使增程器启动,由于其设计目的是在必要时辅助供电,相比纯燃油船,燃油消耗和排放也显著降低。例如,在一些内河客货运输中,采用增程式电动船可大幅减少二氧化碳、氮氧化物等污染物的排放,助力水域生态环境的保护。
2、续航灵活性满足多样需求
续航问题一直是电动船舶发展的瓶颈,而增程式电动船巧妙地解决了这一难题,展现出卓越的续航灵活性。它结合了纯电动的短距离高效运行和增程器的长续航能力。在有充电设施的区域,船舶可依靠纯电动模式行驶,此时以电能为动力,成本相对较低。比如城市内河的渡轮,在固定航线且周边充电设施完善的情况下,纯电模式能有效降低运营成本。而当船舶需要进行长途航行或处于远离充电设施的区域时,增程器启动提供续航保障,避免了纯电动船续航里程有限的尴尬。如在一些内河长途货运中,增程式电动船可凭借增程器实现长距离运输,确保货物运输的连续性,满足不同航程的需求。
3、降低电池成本与重量
增程式电动船不需要携带巨大容量的动力电池组来满足长距离航行需求,这一特性带来了诸多好处。首先,从成本角度看,大容量电池组价格昂贵,减少对其依赖可显著降低船舶的初始购置成本。同时,在船舶的全生命周期内,电池的维护、更换成本也相应降低。从重量方面考虑,减轻船舶整体重量可改善其操控性能和稳定性。船舶重量减轻后,在航行过程中受到的水流阻力减小,动力需求降低,进一步提高了能源利用效率。例如,在一些小型渔业作业船舶中,采用增程式电动船可降低电池成本投入,同时更灵活地应对复杂的水域环境,提高作业效率。
4、可靠性高保障航行安全
增程器作为备用动力源,大大提高了船舶的可靠性和安全性。在电动系统出现故障时,增程器能够及时启动提供应急动力。比如在船舶航行过程中,若电动推进系统突发故障,增程器可立即介入,确保船舶能够继续航行,避免在水上出现停滞等危险情况,保障人员和货物的安全。这种备用动力机制为船舶航行增添了一道安全防线,尤其在一些复杂水域或远距离航行中,可靠性的提升至关重要,让船舶运营者更有信心和保障地开展业务。
5、应用实例展现成效
在实际运营中,纯电模式下可满足内河生态保护区零排放要求,增程器启动后,续航里程从传统船舶的900公里提升至2800公里,有效解决山区航道充电桩不足问题,深受航运企业欢迎,订单不断。
国外也有诸多成功案例。挪威的一些内河观光游船采用增程式电动技术,在美丽的峡湾中,游船以纯电模式安静航行,为游客带来绝佳体验。当需要长距离航行时,增程器平稳启动,确保游船续航。这些游船的应用,不仅提升旅游品质,还成为当地环保旅游的亮丽名片,吸引更多游客。
四、未来展望
随着全球对环保重视程度加深以及科技不断进步,增程式电动船前景广阔。
在技术创新方面,电池能量密度将不断提高,充电速度会大幅加快,增程器效率也将持续优化。未来,增程式电动船续航里程有望进一步提升,充电时间大幅缩短,运营成本显著降低。
政策支持力度也将持续加大。各国政府为实现减排目标,会出台更多鼓励政策,如给予购置补贴、税收优惠、优先靠泊权等,推动增程式电动船普及应用。
内河航运市场对环保、高效船舶需求正迅速增长。增程式电动船凭借显著优势,将逐步取代部分传统燃油船舶,在客船、货船、游船等细分市场占据更大份额,引领内河航运行业迈向绿色、高效新时代。