在科技浪潮的推动下，船舶动力领域正迎来一场深刻的变革。4月19至23日，在天津举行的2024世界内燃机大会聚焦“绿色可靠智能高效”产业发展之路，来自全球各地的科学家、企业家、院士学者共同围绕推动低碳、零碳、碳中性燃料发动机技术进步，促进人类社会新质生产力发展展开热烈讨论。众多专家学者表示，内燃机是一种将燃料的化学能转化成热能再转化成机械能的能量转换装置，燃用可再生燃料包括氨、氢、甲醇、各种合成柴油等可以使内燃机成为“碳中和”或者“零碳”动力，相关技术的发展应用将为内燃机行业开创崭新的未来。
内燃机仍是船舶动力首选
随着国际海事组织（IMO）对二氧化碳减排政策的收紧，船舶行业正加速转型脱离化石能源。欧洲碳交易法规的修订和碳边境调节税的出台，进一步推动了远洋海船绿色燃料替代的进程。同时，政策激励也在促使船东使用全生命周期的“碳中和”或低碳燃料，减少温室气体排放。
中国工程院院士、2024世界内燃机大会学术委员会主任、上海交通大学讲席教授黄震表示，对于船海动力而言，纯电驱动或者换电模式适用于短距离的内河中小型船舶，而远洋大型船舶则需要依赖碳中性燃料或“零碳”燃料。未来，可再生合成燃料技术是面向“碳中和”动力系统的变革性技术，可为能源转型与“碳中和”目标实现提供全新的解决方案。
黄震认为，用“绿电”、水和二氧化碳制取可再生合成燃料（包括合成汽油、合成柴油、甲醇、二甲醚），使交通和工业燃料独立于化石能源，实现燃料“净零碳”排放，可为国家能源战略转型与“碳中和”目标实现提供全新的解决方案。当前的技术“瓶颈”是如何提高可再生合成燃料的转化效率、以及合成燃料装置长期稳定性，这也是其最终实现商业化的关键。他表示，未来，制备低成本的可再生合成燃料，除考虑绿电本身的成本及外部碳税等碳约束问题外，还要考虑未来零边际成本效应。
“船舶内燃机在未来仍将是船舶动力的主流选择，其名称可能从传统的船舶柴油机改为船舶内燃机。但这一转变不仅仅是名称上的改变，更代表着动力系统在燃料、技术和性能上的全面升级。”哈尔滨工程大学原校长刘志刚接受采访时表示，内河和沿海船舶未来会有很多选择，清洁燃料、混合动力、纯电动等都可能成为其选择。然而，远洋船舶则完全不同，内燃动力还是其较为实际的长期选择。
刘志刚表示，在燃料方面，未来的船舶内燃机可能会采用更加环保、低碳的燃料，以满足市场需求和环保法规要求。传统的重油燃料因其高碳排放而逐渐退出，或成为可选燃料之一，取而代之的是新型清洁燃料。近期液化天然气（LNG）、甲醇或成为主要的燃料形式，远期会逐步转向氢、氨等零碳燃料为主。
在技术层面，船舶内燃机将面临发动机本体设计、燃烧组织、摩擦润滑、安保问题等多方面的挑战。如何实现高效、安全的燃烧，如何确保燃料在运输和储存过程中的安全，以及如何处理排放问题等，都是未来船舶内燃机技术需要突破的关键点。
尽管面临诸多挑战，但刘志刚坚信，只要充分发挥中国智慧和制度优势，通过持续技术攻关，我国有望在船舶内燃机领域实现从技术跟跑到并跑，甚至领跑的跨越式发展。
氨燃料内燃机潜力巨大
当前，中国船舶集团有限公司旗下多家研究机构和企业正在积极开展船舶内燃动力的自主设计研发，旨在积极推动低碳、零碳船舶动力技术的自主创新发展，提升中国船舶动力技术的国际竞争力。
中船镇柴8ML320DF双燃料机/徐文摄
“在一些特殊应用场景中，内燃机可能会从主要动力转变为辅助动力，但在远洋船舶上，内燃机仍具有强大的生命力。”中国船舶集团有限公司旗下中船动力（集团）有限公司总经理邵煜表示，内燃机的燃料类型正在发生变化，包括甲醇、氨和LNG等绿色燃料都正在为2050年前后实现“净零”排放目标而准备。
对氨燃料而言，一方面，国际上主要船级社已经形成了一个相对完整的规范体系，其中的一些规范已经被推出，这为氨燃料内燃机的发展提供了法规环境；另一方面，氨燃料内燃机需要解决氨的可燃性较差的问题；需要合适的燃烧组织方案，降低氧化亚氮的生成；需要更高效率的脱硝系统；需要面对一些新的结构设计带来的加工、制作、安装和维修的难度；需要系统性的措施防止氨泄漏所带来的安全隐患；需采用专门材料应对氨的腐蚀性和润滑问题等。这会使氨燃料内燃机设计、制造成本大幅增加，但在技术层面上，这些问题都可以得到解决。
此外，考虑到欧盟的碳税政策，即要求航运公司每年为上一年度的温室气体排放量缴纳“碳税”，其在增加航运公司运营成本的同时，也将会形成一种新的收益平衡，从而拉动全球经济，并可能对船用内燃机行业带来巨大的发展空间。“因此，我们有理由认为，氨燃料内燃机具有巨大的市场潜力和发展空间，或许会在未来各种燃料中占据‘三分天下有其一’的地位。” 邵煜强调。
邵煜认为，绿色燃料对于船用内燃机具有重要意义，是确保内燃机长期生存和发展的重要因素。特别是在远洋船舶领域，内燃机不会因电池等技术的兴起而退出历史舞台。采用绿色燃料的内燃机生命周期仍然很长。未来，还需要持续关注如何降低氨燃料内燃机的成本。此外，包括港口加注在内的氨燃料产业链的成长，也将影响氨燃料发动机的未来发展。
来源：中国船舶报
