海事工程大老陳宗邦憂心 離岸風電國產化比率恐折減

國內最大海事營造公司、宏華營造總經理陳宗邦表示,台灣的離岸風電面臨很大挑戰,今年至少有五個風場要施工,無論是港口能量、人力供給、配套支援,能否滿足如此大量且集中的需求,令人憂心。

如果政府還是堅持2025年再生能源發電占比20%的政策目標,是否因此讓外國開發商有了理由:台灣既然供應不及,乾脆從國外輸入,進而讓原先設定的國產化比率被迫折減,值得政府相關單位注意。

陳宗邦分析,國產化的供應不足,又要在設定的時間點完成政策目標,那你也只有讓步、犧牲國產化,這是必然會發生的。

台灣去年已有三個風場在施作:台電一期、苗栗的Formosa2,德商wpd的雲林風場,這三個風場本來去年都要完成相當的施工比率,受到新冠疫情影響,苗栗Formosa2、wpd在雲林的風場都幾近於沒有做,兩者的完成比率都是個位數的百分比。

台電的離岸風電第一期計畫,水下基礎已經完成,去年也裝了兩座風機,其中一個已在併聯發電,台電一期預計安裝21座風機,代表今年還有19座風機需要安裝、測試及併聯發電。

今年還會有兩個風場加入興建,歐系的大彰化風場,還有CIP的彰芳西島,把去年三個沒做完的跟今年兩個新投入的加總,今年至少五個風場要施作,若加上其他風場的初期工作,像是初期鑽探、初期準備等等,「我估計不管港口的資源或本地國產化的一些資源,要能夠滿足這麼多同時施作的風機,我是蠻憂心的」。

陳宗邦提醒,任何制度或政策要能夠靈活地跟隨實際狀況做適度的調整。

再生能源發電占比的政策目標跟國產化的進程,這兩個時間是否相稱也值得探討,否則將枉費台灣在亞洲跑第一棒。你是用非常龐大的實驗成本在跑第一棒,如果跑完了還是遠遠落後人家,那就真的是冤大頭了。

國產化為何重要?不管法律、國情或文化,歐洲不等於台灣,氣象、風浪狀況,台灣海峽不等於北海,還是有蠻大的差異性。如果連一項工程最基礎的研究、規畫跟設計,台灣都沒有參與,某些事情一定會有失誤。

台灣發展綠電若未建立規畫設計能力,人才培訓跟不上,或是無法擁有關鍵的設備跟製造能力,未來的優勢就不存在,就不用講說身為全亞洲第一個建立離岸風電的國家,「我們根本就沒有能力把我們重要的技術輸出、賺取外匯」。

這一連串的東西,真的就是產業發展的節奏。

宏華營造總經理陳宗邦。記者陳怡慈/攝影
宏華營造總經理陳宗邦。記者陳怡慈/攝影

「我比較強調,錢花了,我們擁有什麼、學到什麼。」台灣現在有市場,但是市場全部送給外商了,台灣老百姓、台灣政府最後只是淪為付錢的頭家。

整個離岸風電產業的發展,技術、資金、人才,缺一個都不行。

他認為,國內一些專業的工程顧問公司,在規畫設計初期,應該要有相當比率的主導權。政府如果能夠制定遊戲規則,主承包商由台灣的廠商擔任,再由台灣的廠商去找國外比較高階、專業的技術團隊,把部分、甚至是關鍵的工作分包給國外的廠商,「變成台灣是老闆,你是我的下包商,我當然對你一些技術的東西我就比較能夠有機會去掌控、或者去學習」。

就像當年台灣做高速公路一樣,一定要結合國內像台灣世曦、乙鈦、中興、tylin等等的大型顧問公司,由他們來主導,技術不足的再尋求國外的一些技術進來,大家一起做事,技術的養成就會比較快。

反過來,如果都是老外在規劃、在設計,他們就已經很懂了,需要台灣支援的就變得很少,台灣人參與得越少,可以學習到的東西就越少,也可能有一些很重要的專業技術他不願意讓你知道、不想讓你學習。

台灣如果沒有主體性的概念,當然就很難有主導權。「只有當老闆,才能要求你這東西要賣我,要跟我說一些關鍵的技術或者怎麼樣子」,能夠取得關鍵的東西才有機會成長,否則永遠都是在幫人家打工。

「我常講一個冷笑話,現在全世界只要懂得如何興建離岸風電的人,如果說是人大概沒有不到台灣的,唯一沒有來就是外星人」。

在全球都不是那麼景氣的情況下,離岸風電應該台灣是全球裡面最大的熱點。「我們有非常合理的躉購價格,全世界大的開發商沒有一個不積極地想要到台灣來爭取商機,國外的專業顧問公司也非常有興趣到台灣來找工作」,所以根本不必擔心由台灣主導會做不起來。

「如果我們自己都沒有作為,你永遠就是在找傭兵」。所以他才強調,政府在簽署開發權給開發商的時候,條約裡面一定要有比較具體的規範,讓外商簽了這個合約,不得不依照合約去落實。不能讓學習的曲線太長,要用比較快的速度來縮短不懂的曲線。

陳宗邦說,發展離岸風電,台灣要先建立自己的能力。政府跟外國開發商簽合約時,要能夠簽出保障國產化的好合約,例如,合約裡面要強化技術移轉的條件,規定一定要做到什麼樣的技轉,法律面要敘述得非常完整、非常清楚,讓外國開發商因為強有力的約束而不得不執行,甚至要有獎勵跟處罰的條款。

「為什麼我們的興達海基一開始會做不好,可能有些關鍵技術,有經驗的外商還是不願意技轉給你,讓你去摸索」。所以政府跟外商、開發商簽訂合約時,應該在條約裡面必須要很清楚地記載,某些事情要在多少時間裡面完成技轉,要有項目、要有時間表、要有比率,既然是一個合約,政府就比較有著力點去要求。

「我們從事海上施工的,動輒幾十億一艘船,一般民企如果沒有能夠得到金融界在資金上面的協助,要靠民間自己的力量去建立設備相當困難」。他在很多場合都呼籲政府,應該類似當年十大建設,對於設備提供租稅優惠,或者說,要求銀行,尤其公股銀行,應該要有一定比率的貸款提供各行各業去發展綠電,而且是比較長效型的,長期低利的,讓本土企業有錢能夠建立設備。

政府如果要輔導施工技能的提升,尤其在海事工程,政府一定要強力介入,或者政府一定要強力鼓勵金融界,甚至要求提供低利長效型的貸款,讓本土廠商先擁有設備才有機會發展技術。連買車都買不起,說開車技術會很精進,那騙人的。

「我覺得比較奇怪,政府一直在鼓勵銀行把借錢給外國的開發商,開發商不是應該從國外帶資金來幫我們做嗎,我沒有聽到或看到政府鼓勵銀行把錢借給我們這些本土產業,讓我們產業因為擁有資金快速地擁有設備,然後學校訓練人,把產業團隊建立起來」。

陳宗邦說,對於一些政府的機關擁有的風場,怎麼政府可以這麼輕率地賣給外商呢,這個都是很錯亂的。政府擁有掌控權的,中鋼的中能風場怎麼可以那麼大比率賣給CIP呢,「只有我們自己擁有風場,才比較有機會發包給台灣的公司、培訓自己國內的團隊」。

外國開發商拿了錢來投資你,當然趕快做好、趕快發電、趕快收錢,他不會考慮太多要技術移轉給你的事情,除非政府在條約上面能夠非常完善的簽署,否則人家是來賺錢的。

陳宗邦感慨,「有時候我對於這個現象我覺得不可思議,作為政府,連政府投資的公司都沒有辦法約束。民間呢,如果我有風場,當然賣光光」。

資料來源 : 聯合新聞網, 2021/3/8

CIP完成台中港36號碼頭租約 離岸風機產業聚落將形成

哥本哈根基礎建設基金(CIP)彰芳暨西島離岸風電計畫今(29)日與台灣港務股份有限公司台中港務分公司,完成碼頭租用合約簽署,將於2023年租用台中港36號碼頭,作為離岸風機預組裝工程,及工作船隊停靠補給等用途,執行CIP彰芳暨西島離岸風場建設工程。

哥本哈根基礎建設基金(CIP)/指出,本次碼頭租約範圍包括了台中港36號碼頭及36號碼頭後線土地。其中,台中港36號碼頭於2020年底完成改建工程,碼頭長度340米、設計水深12~16米,全區採20噸/m2及40噸/m2兩種設計,是專為離岸風電工程規劃與建造的重件碼頭,除了有適宜的水深與完善的基礎建設,碼頭地理位置亦鄰近風場。

彰芳暨西島離岸風電計畫承租的36號碼頭及後線土地面積共約16公頃,將作為彰芳二期與西島風場計畫工程的離岸風機零組件儲存、裝卸、與預組裝碼頭,並提供風機安裝與運輸船隊,以及支援船隊停靠補給使用。

此外,CIP彰芳暨西島離岸風電計畫的風機國產化本土廠商,也大舉於台中港成就了約80公頃的投資,包括:如CIP和華城電機攜手投資的大型機艙組裝廠便緊鄰36號碼頭,金豐機械的塔架廠、永冠能源的鑄件廠、天力離岸科技的葉片廠等。

CIP彰芳暨西島離岸風電計畫執行長Dennis Sanou表示,在歐洲有許多港口轉型或活化的成功案例,像荷蘭的IJmuiden港,自2006年起陸續發展成為離岸工程的重點港口,擁有多家國際風電大廠進駐;而丹麥的Esbjerg港,從傳統漁港成功轉型為世界上最大規模的離岸風電吞吐港,全球將近75%的離岸風電設備均從該港輸出。彰芳西島風場不僅催生了台灣本土離岸風電供應鏈,也促成了港區內產業聚落的形成,比如台北港的水下基礎生產基地以及台中港的風機聚落,就是最好的例證。

CIP彰芳西島計畫與台中港務分公司簽署台中港36號碼頭租約,左為台中港務分公司總經理盧展猷,右為彰芳暨西島離岸風電計畫執行長Dennis Sanou。 圖/CIP提供
CIP彰芳西島計畫與台中港務分公司簽署台中港36號碼頭租約,左為台中港務分公司總經理盧展猷,右為彰芳暨西島離岸風電計畫執行長Dennis Sanou。 圖/CIP提供
資料來源: 聯合新聞網, 2021/1/29

離岸風電作業船 投資新寵

為北海鑽油平台提供水泥和燃料補給的運輸船舶「大西洋探索號」服務20年後,在2015年石油市場崩盤後一度被派往報廢場,但如今換了新東家,裝上起重機和升級的定位系統,2019年開始在英國離岸風電場進行作業。這類船舶正吸引資金流入,成為環保投資的新藍海。

華爾街日報報導,隨著各國努力擺脫對化石燃料的依賴,愈來愈多像是大西洋探索號這樣的船,運行於離岸風電場進行各種作業。這些船舶的資金需求龐大,也讓想兼顧環保與收益的基金經理人趨之若鶩。

這些船用於清除海床上的碎片、裝設水下基礎設施、安裝風電渦輪機等海上作業。如今會出現資金缺口,是因為銀行業遭2008-2009年金融危機重創後,便從航運產業撤資。

業務包含出租船舶的西門子歌美颯再生能源公司發現,相較於三年前,擁有或資助船舶的私募基金日增,例如大西洋探索號,就是靠船東Castle船舶管理公司向私人與一家基金公司借貸,才得以翻修成離岸風電作業船。為擴大並升級船隊,Castle船舶管理公司正在籌資,且預料私募基金會是最大金主。

對投資人而言,風電機安裝船會是較冒險的賭注,因為這種船造價高昂,運作成本也不菲,還必須找到施工中的風電場才能使用,但投資報酬率高達20%;運送技師前往維修渦輪機的船舶則是較安全的投資,畢竟一次可租借好幾年,且擁有高個位數的報酬率。

目前離岸風電場大多位在歐洲和亞洲,美國未來可望成全球最大離岸風電市場之一,不過海外投資人仍面臨美國嚴格的監管法規。貨運承攬業者Clarksons Platou預估到2030年,全球啟用的離岸風力發電渦輪機約2.6萬台,是目前啟用數量的近四倍。

Clarksons推估,去年全球運行於離岸風電場的船隊估值為110億歐元(133億美元),預估2025年前必須增至230億歐元,才能滿足需求。

資料來源: 經濟日報, 2021/1/30

研究:離岸風電恐遇瓶頸,2025 年起安裝船將嚴重短缺

綠電當道,全球離岸風電場大增。Rystad Energy 預測,隨著需求提高和風力發電機組的尺寸不斷增大,安裝風電機的專用船隻將供不應求,供給瓶頸可能會在 2025 年浮現。而且對新船隻的需求,也許會讓離岸風電的成本延後降低。

OilPrice 25 日報導,過往幾年,離岸風電的裝設船隻供過於求,但是 Rystad Energy 預測,2020 年代中期開始,船隻需求會從供給過剩轉為供給不足。而且由於離岸風電項目激增,2030 年前,風電機安裝船(turbine installation vessel)的需求會飆升至當前的 4~5 倍。

安裝船供給不足之外,現行船隻也無法應付尺寸更大的風電機。目前只有 4 艘安裝船可以運送 GE 的次世代風電機「Haliade-X」,發電量達 12MW。由於使用大型風電機較符合成本效益,風電機尺寸持續放大。舉例而言,2005 年離岸風電機的平均發電量為 3MW;到了 2022 年,風電機的平均發電量估計為 6.1MW。

Rystad Energy 指出,目前離岸風電多使用尺寸較小的機組,未來尺寸會大於當前的主流機型。Rystad Energy 離岸風電的產品經理 Alexander Flotre 說:「2025 年起,重載船(heavy-lift vessel)將是離岸風電建設的一大瓶頸,對次世代船舶的需求會削弱離岸風電的預期成本減速。」

離岸風電項目中,安裝是最資本密集的環節之一,約佔總資本開支的 20~30%。由 100 台風電機組成的 1GW 離岸風電場,造價約為 8 至 10 億美元,其中 15~20% 用來裝設水下基礎設施、8~10% 用來安裝風電機。

來源:TechNews 科技新報 , 2020/11/26

長榮大學攜手韋能能源 培養綠能科技專業人才

長榮大學8日與亞太地區規模最大的獨立可再生能源公司,韋能能源舉辦合作備忘錄簽約儀式,未來雙方將偕同本校夥伴高中,促成長榮大學X韋能能源X夥伴高中三方合作,垂直整合教育資源,策略性培養產業需求專業人才。提供高中學生升學選擇,也提供本校學生培養第二專長的學習機會。透過學生至企業實習,精進本校學生實務、實作能力,培養學生未來就業及戰力。

簽約會後,校方特別安排校園參觀,包含強調導光不導熱設計的體育館屋頂,及減少能源開發使用的無人機中心,強調紙磚製作的根與芽工作坊,與職安實習工廠的大型施工架,皆可看到看到本校強調永續生態的規劃設計。

韋能能源台灣區總裁顧賢鉉表示,透過與長榮大學的合作,將可在綠能發展上更進一步,綠能不只是國家的政策,也是為下一代準備好的工作,雖然韋能在台灣剛在發展,但我們有個長遠的方向。目前國家綠能發展上不夠成熟,能與大學端合作,將可以了解新的挑戰,期望能達到雙贏, 此外也能讓學生有機會能了解這個挑戰,能配合都市計畫或是生態發展,能共同前進。

長榮大學校長李泳龍指出,韋能是個具有活力且有發展潛力的公司,這幾年努力達成永續發展的指標,未來合作將能開啟新頁。本校鄰近台南沙崙智慧綠能科學城,亦長期與工研院合作,韋能能源將與本校安全衛生科學院合作創建學士班或學程,並邀請業界專業人士參與教學,加上產學合作計畫的簽訂和學生至業界實習,共同合作、培育綠能科技領域之專業人才。

本日簽約主要由韋能能源台灣區總裁顧賢鉉,長榮大學校長李泳龍代表簽訂,並邀請韋能能源台灣區執行董事胡根地、人資總經理張瑋倫、副理蔡育錡,以及長榮大學董事長楊四海、李泳龍校長、副校長孫惠民、國際長李敏瑜、入學服務處處長陳賢名、安全衛生科學院長陳秋蓉、執行長戴聿彤、綠能系主任賴信志、助理教授洪智能、林彥岑等校內教師出席與會。

 

來源: 長榮大學 2020/10/8

荷商Portbase也加入區塊鏈平台TradeLens共同處理貨物進出口事宜

根據Cointelegraph報導,荷蘭物流解決方案提供商Portbase,已成功加入由IBM與Maersk共同建立的區塊鏈平台「TradeLens」。未來Portbase以及TradeLens,將共同處理阿姆斯特丹港和鹿特丹港的貨物進出口事宜。

Portbase董事總經理Iwan van der Wolf指出,藉由TradeLens提供的區塊鏈平台,物流鏈中的所有參與者,將可輕鬆、快速且安全地共享數據,從而加強雙方的貿易往來。

其實Portbase並不是第一個採用TradeLens的大型港口營運商,包括印度、泰國、越南、土耳其等國家,都已經開始採用TradeLens作為該國航運出口的底層技術。

顯見具備去中心、不可竄改、可追蹤等特性的區塊鏈技術,現在不僅被用於記錄加密貨幣交易,也正在被積極導入供應鏈網路中,以保護各種數位資料。來看看近期區塊鏈在供應鏈有哪些應用吧!

星巴克導入微軟區塊鏈解決方案

根據Bloomberg Green報導,全球最大的咖啡連鎖店星巴克(Starbucks)於8月25日宣布,將開始允許客戶使用微軟的區塊鏈解決方案,來追蹤咖啡的來源。

未來星巴克的消費者,僅需透過掃描袋子上的代碼,即可查明咖啡豆的來源、烘培咖啡豆的地點,甚至是咖啡師沖泡咖啡的技巧。

同時,星巴克也將提供種植咖啡豆的農民一組反向代碼,以便讓農民透過這組代碼,追蹤其咖啡豆產品的最終流向。

事實上,自2018年起,就傳出星巴克正在研究區塊鏈技術,並有意將其導入「Bean-To-Cup」計畫的消息。2019年5月,微軟宣布,將與星巴克開啟合作。星巴克將利用微軟的Azure區塊鏈服務,追蹤來自世界各地的咖啡豆流向,並將相關資料導入星巴克的APP中,讓現有咖啡豆供應鏈更佳數位化、可追溯。

三菱推出用於貴金屬交易的區塊鏈平台

日前日本三菱金融集團旗下金屬和礦業貿易子公司三菱商事株式會社RtM Japan Ltd,宣布與美國區塊鏈公司Skuchain達成合作,推出了用於貴金屬交易的ECO區塊鏈平台。

該平台建立在Skuchain的EC3平台之上,用於基於區塊鏈的貴金屬供應鏈管理及財務管理,將透過生成、管理交易及發票確認,來簡化交易流程。

透過ECO區塊鏈平台,交易雙方將在簽署完文件後,將文件上傳至區塊鏈,並在安全無虞、確保不透露商業訊息的前提下,與他人共享該文件。

汽車廠Volvo也入局區塊鏈

今年7月初,汽車大廠Volvo宣布,將透過旗下風險投資部門,投資英國區塊鏈公司Circulor。期望藉由區塊鏈技術,來實現電動車電池原材料的可追溯,從而達到減少非法僱用童工的目的。

事實上早在幾年前,Volvo就跟Circulor合作建構了一套區塊鏈溯源系統,主要用於追蹤電池材料中,所使用的「鈷」。

由於近年來人們對於電池需求的增加,鈷變得昂貴而稀少,但消費者又比從前更加注重他們所購買產品的生產方式,此時這套區塊鏈溯源系統變得至關重要,在電動車越來越普及的將來,這套系統甚至可能成為未來每家車企的標配。

來源:智高點, 2020/9/2

海上風能通過電解產生綠色氫體

歐洲的試驗項目正在考慮使用可再生能源推動發電。電解產生“綠色”氫氣的動力可幫助在使用現有海上基礎設施的同時對運輸和供熱進行脫碳處理。

將水分解為氫氣的原理是眾所周知的,但現在的重點是綠色能源和可負擔性(圖片:Dennis Schroeder / NREL)

氫經濟即將到來的話題即將到來,它將是綠色能源。一項新的研究表明,綠色氫氣是一種使用風能和太陽能產生的電能通過電解產生的氣體,它將在本十年內變得具有競爭力。

氫理事會的氫競爭力之路:一份成本前景報告於2020年1月發布,由諮詢公司麥肯錫公司(McKinsey&Company)撰寫,預測到2030年可再生氫成本將下降多達60%。原因包括可再生能源成本降低和電解槽生產規模擴大。根據該報告,要使綠色且低碳氫氣具有競爭力,就需要投資700億美元。該研究確定了投資將發揮最大作用的幾個領域。其中之一是生產,在這種情況下,要想通過電解獲得具有競爭力的可再生氫,將需要總計70GW的電解槽容量。

價格下跌

由於低碳和可再生電力的價格隨著電解資本支出的下降而下降,以可再生電力作為最主要的生產“可再生”或“綠色”氫氣的生產方法,電解已變得負擔得起60%。太陽能和風能的成本是可再生氫生產成本的最大推動力,在過去十年中下降了80%。歐洲最近進行了無補貼的海上風能拍賣,太陽能光伏和陸上風能的出價接近或低於20美元/兆瓦時。”一旦生產綠色氫氣的成本達到2.50美元/千克左右,到2030年它將釋放約8%的全球能源需求,而1.80美元/千克的價格將使到那時為止能夠滿足多達15%的需求。

工業氣體公司林德(Linde)公共事務和政府關係經理蒂姆·海斯特坎普(Tim Heisterkamp)表示:“廉價,大量生產可再生能源的地區,以及刺激性的可再生能源整合和減排法規,將促進綠色氫經濟。”報告指出,可再生資源和價格的變化使得來自電解生產的可再生氫具有很高的區域特異性。例如,在智利,將太陽能與風能搭配使用將在2030年將製氫成本降低至每公斤1.40美元。該報告基於與歐洲專用海上風電場相連的動力燃氣(P2G)電廠,將可再生氫的成本削減軌跡降低了60%,從2020年的每千克6美元到2030年的每千克2.6美元。價格的最大下降預計將來自電解槽成本的60%降低,這是由於生產規模,學習率和技術進步以及系統尺寸從2MW增加到大約100MW所致。 隨後,海上風電的平均能源成本將從57美元/兆瓦時降低到33美元/兆瓦時(見下文)。

大規模可行性研究

電解槽的製造正在進步。設在謝菲爾德的ITM Power正在建造英國第一家工業規模的電解工廠。它將於2020年8月開始生產,年產能為350MW,並將在開始運營的三年內增加到1GW。首席執行官格雷厄姆·庫利(Graham Cooley)表示,該公司在當前招標中的出價每兆瓦不到100萬歐元。“在過去三年中,我們將電解槽的成本降低了一半,現在致力於進一步提高產能並降低生產成本。ITM的招標機會渠道為2.48億英鎊(2.99億歐元)。

2019年8月,ITM Power與丹麥開發商Ørsted合作進行了一項可行性研究,該可行性研究由英國政府資助,以演示在英國製造的批量,低成本和零碳氫GW級高分子電解質膜(PEM)電解的交付情況。

Gigastack項目旨在通過開發5MW堆棧模塊以降低材料成本,ITM新工廠的半自動化製造,使用多個5MW單元部署100MW以上的電解器單元以及創新技術來削減綠色氫氣的生產成本,這些大型電解槽的選址和操作,與附近的大型海上風力發電結合。

位於謝菲爾德的ITM Power正在建造一家工廠,該工廠將生產大型電解槽

資料來源:

[1] WINDPOWER2020/2/28,Sara Verbruggen

[2]船舶暨海洋產業研發中心, 2020/4/1, 電子報

智慧型演算法應用於船舶電力系統

由於物聯網的盛行,許多的技術都朝向無人化、自動化等方面前進,如智能電網、無人載具等等,而這些技術都會利用到智慧型演算法,以電力系統為例,智慧電網中之機組排程常利用智慧型演算法,如:基因演算法(Genetic Algorithm)、蟻拓演算法(Ant Colony System)、模糊系統(Fuzzy System)、類神經網路(Neural-network)可以更快速地找出最佳化的電力調度,而同樣的此系統同樣也可以應用在船舶系統當中。

國外文獻裡面有許多人將智慧型演算法應用在船舶系統中,如船舶動力、船舶影像、船舶路徑…等等,而在2011年的IEEE其中一篇文獻提到,利用智慧型演算應用在船舶電力系統裡面,船舶電力系統可以比擬為一個小型的陸地電力系統集中於船上,同樣都有發電機透過電纜傳輸至變壓器轉換電壓再傳遞至各個負載設備,但若在船上的發電設備損壞制不可修復的情況下,進而影響負載的穩定度,最後可能導致系統過載,因此需要針對船上之負載迅速且果斷的規劃出新的電力配置,保持船舶電力系統之穩定度。

此文使用之演算法為基於小種族群粒子群優法(Small-Population on Particle Swarm Optimization)針對上述的問題可以在短時間內找到最佳的電力配置,而根據船艦的任務需求不同,演算法會以單一目標解以及多個目標解的情況下,搜尋出最佳的粒子,粒子群優法(Particle Swarm Optimization)的精隨,將粒子群比擬鳥群搜尋食物的模式,而粒子群優法是灑入一大群粒例子,每一顆粒子都會去找出各自的最佳解,最後會根據眾多的最佳解找出一個最佳解,但做法是相對費時的,而此演算法投入少許的粒子數目進行迭代,每一次的迭代都會去搜尋船隻內的負載運算並且捨棄個別解再投入新的粒子再重新去驗算,每一次的驗算都會產生出新的解決方案,透過這樣的模式能在短時間找出最佳的解,因為每一次的粒子數量少執行也迅速,更快速的找尋解決方案。

智慧型演算法的應用其實在現在的科技中也漸漸的開始發展起來,各個領域都無可或缺的方法,透過這些演算法能帶給更多技術上面的幫助且結合更多領域,船舶領域也投入了許多智慧型演算法的應用,相信對於往後的船艦或是商船,會有更大的效益。

來源:船舶暨海洋產業研發中心

船舶符合MARPOL TierⅢ的7種方法

隨著船舶造成的空氣汙染加劇,全球廢氣排放標準亦逐年變得更加嚴格。MARPOL附則VI限制了船舶廢氣中所含的主要空氣汙染物,包括硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx),並禁止蓄意排放任何破壞臭氧層的物質。
MARPOL附則VI的主要修訂內容,在於全球各地應逐步減少SOx、NOx和懸浮微粒的排放,並引入排放管制區(Emission Control Areas ,ECAs)政策,來進一步減少在特定海域的汙染物排放。根據海洋環境保護委員會(Marine Environment Protection Committee, MEPC)第66次會議決議,將自2016年1月1日起,將於排放管制區內實施TierⅢ排放標準。
一、 何謂TierⅢ?
MARPOL 附則VI中要求逐步減少船用柴油機的NOx排放量,並對2011年1月1日或之後安裝的引擎,訂定TierⅡ排放限制;對於2016年1月1日或之後安裝且在排放管制區內作業的引擎訂定排放限制更為嚴謹的Tier III。至於在1990年1月1日至2000年1月1日之間安裝的船用柴油引擎,則必須符合TierⅠ排放限制。

圖片來源:DNV GL

TierⅢ的標準排放量比TierⅠ的標準排放量少了80%。若要達到TierII及TierIII的限制,柴油引擎的排放值應根據2008年版氮氧化物技術章程(NOx Technical Code)而定。根據MARPOL附則VI TierⅢ限制為:

1.轉速低於130 rpm的引擎—3.4 gNOx/kwh

2.轉速高於130但低於2000 rpm的引擎—9*n-0.2 gNOx/kwh

3.轉速高於2000 rpm的引擎—2 gNOx/kwh

圖片來源:IMO.org

TierⅢ排放標準僅適用於NECA(NOx排放管制區)。在NECA之外則適用於TierⅡ。當前的NECA地區為北美地區和美屬加勒比海地區。TierⅢ也將適用於在2016年1月1日或之後建造的船舶。

  • 船舶是否已經準備好達到TierⅢ排放標準?

為符合TierⅢ之要求,船舶必須安裝,或加裝能使NOx降低到TierⅢ以下的設備/系統。為達到TierⅢ之要求,下方共列出七種方法。

  1. 選擇性觸媒還原法(Selective catalystic reduction, SCR)

在這套系統中,尿素或氨被注入廢氣後會經過一個有特殊觸媒塗層的裝置,此時溫度約在攝氏300到400度之間,氨會與廢氣中的NOx產生化學反應(尿素與廢氣發生反應形成氨),將NOx(NO和NO2)還原為N2。SCR裝置則是安裝在排氣歧管/接收器和渦輪增壓器之間。

由於SCR裝置上存在壓降及NOx需在特定溫度範圍內(攝氏300~400度)才能還原為N2,因此該系統需要高效的渦輪增壓機且引擎負載運轉至少應為40%或更高。

如果溫度高於攝氏400度,氨將開始燃燒,而非與NOx起化學反應,這將會導致系統失效;如果溫度低於攝氏270度,則反應速率會降低,而隨之形成的硫酸銨將會破壞觸媒。

圖片來源:vikingline.com
  • 部分B&W引擎使用DeNOx或是SiNOx系統,其中亦使用SCR技術。
  • 部分Wartsila引擎配有NOR(NOx減量)系統,此系統也應用SCR技術。

藉由SCR技術可減少超過90%的排放,並達到TierⅢ排放標準。

  1. 廢氣再循環(Exhaust Gas Recirculation, EGR):

在這項技術中,經渦輪增壓器處理的部分廢氣在通過洗滌器裝置後,會再循環到掃氣接收器內。透過EGR技術可使Tier I達標船所排放的NOx再減少約50至60%。然而,排放洗滌水需要若干處理程序,例如淨化和分離廢氣淨化系統中的汙泥。由於一些國家反對排放此類洗滌水,重複使用下往往會造成腐蝕問題。

廢氣中含有大量的二氧化碳和水蒸汽,因其比熱皆高於空氣,與空氣混和後會造成吸氣中的氧氣濃度下降,降低最高燃燒溫度,故可達到抑制氮氧化物的生成的效果。為達到TierⅢ排放標準,EGR系統可與以下技術搭配使用,包括:改變(延遲)噴射法、新型設計的燃油閥、共軌噴射原理、電控引擎以及掃氣加濕等。

Image credits: Greenship.org
  1. 掃氣加濕(Scavange Air Moisturizing, SAM) :

廢氣在通過渦輪增壓機後溫度極高,此時海水被注入高溫空氣中使其冷卻及達到飽和,此為蒸餾過程故可使用海水代替淡水。透過將掃氣溫度保持在攝氏60至70度之間,來掌控空氣的加濕。由於水的傳熱能力比空氣來得高,因此飽和空氣中的水可以降低絕熱燃燒溫度。

這項技術可以減少約60%的NOx。將掃氣加濕與廢氣再循環等技術結合使用,則可以符合TierⅢ。

  1. 米勒循環(Miller Cycle):

透過在四衝程引擎中使用米勒循環和高效渦輪增壓機,意即在下止點(Bottom Dead Center ,BDC)之前提早關閉進氣門,導致進氣膨脹與冷卻,從而降低NOx的產生。這種減少NOx的技術需要兩台渦輪增壓器(2階段渦輪增壓)。此技術與直接注水原理(Direct Water Injection, DWI)和其他技術(如乳化燃料)搭配使用,能使NOx遠低於TierⅢ標準。

  1. 使用低壓燃氣引擎

新型船用引擎使用低壓液化天然氣(Liquefied Natural Gas, LNG)作為船用燃料,在符合TierⅢ方面具有更大的重要性。例如芬蘭動力系統公司瓦錫蘭(Wartsila)開發了使用低壓液化天然氣作為燃料的二衝程雙燃料(Dual Fuel, DF)技術引擎。該引擎根據稀薄燃燒原理(相對較高的空燃比),其中燃氣混和物是由引燃燃料所點燃。該引擎最重要的發展是無須透過廢氣處理系統即可達到TierⅢ。

  1. CSNOx

新加坡藝科科技(Ecospec)開發出一套名為CSNOx的廢氣處理系統,該系統使用淡水或海水通過超低頻電解系統。將處理過後的水與廢氣混合反應,進一步減少NOx含量。該系統在一台精巧型設備中減少了CO2、SOx和NOx的排放。該技術以及上述其他減少NOx排放的技術可搭配使用,以符合TierⅢ。CSNOx的優點在於高效率、低維護成本和低功率消耗。

  1. 組合技術

具有一種或多種組合的技術(如具有電控燃油噴射系統的引擎,以LNG作為燃料、注水系統或乳化燃料)與其他減少NOx的技術組合可搭配使用,以符合TierⅢ排放標準。上述提及的組合技術可能會需要排氣洗滌器,以符合TierⅢ規範。

Source: 船舶暨海洋產業研究中心

共享走入海運業 新創助降空櫃調度成本

NCS充分應用貨櫃的標準化特性,協助航運公司降低空櫃調度成本,提高貨櫃使用的周轉率。左為技術長金炳先、右為執行長馮浩翔。

用以減少資源閒置、浪費的共享精神,在多個產業開花結果,亦創造出許多新的商業模式。而在廣袤無邊的海洋上,成為新創業者用於治療航運公司痼疾──高昂空櫃調度成本的良方。

DIGITIMES專訪成立於2016年,為全球貨櫃航運產業帶來貨櫃交換共享模式的Neptune Container Swap(以下簡稱NCS),一探NCS如何充分應用貨櫃的標準化特性,協助航運公司降低空櫃調度成本,提高貨櫃使用的周轉率。

什麼是空櫃調度?

在瞭解NCS的服務機制之前,應先瞭解什麼是空櫃調度?

NCS技術長金炳先說明,航運公司中會有專職預測港口貨櫃供需量的單位,該單位因應港口的進出口貨量差異,彈性調度自有貨櫃與租用貨櫃。其中會有「缺櫃」與「積櫃」兩種狀態。以缺櫃為例,調度單位就必須在下個出貨期限前,從其他積櫃的港口調度足夠的空櫃過來支援。

NCS便是透過建立媒合平台,拉入航運公司負責空櫃調度的單位,將各航運公司在不同港口的缺積櫃狀態進行媒合,以促成最大的交換量為目標,降低航運公司實際調度空櫃的次數。而如同上文提及的自有貨櫃與租用貨櫃,NCS現階段瞄準租用貨櫃的同質性與可交換性,讓不同承租人(航運公司)彼此交換在不同港口的貨櫃。

以港口為節點擴大服務彈性

不同港口間積缺櫃問題來源已久,NCS提出以港口為節點的交換方式亦不是第一個解決方案。NCS如何定位服務的差異性?

NCS執行長馮浩翔指出,NCS服務貴在雙邊航運公司在港口就交換了對貨櫃的使用權。與市場上既存的解決方案:「One way use」──媒合航線,將積櫃交由其他同樣目的地的航運公司送到指定港口相比,因為減少了搬運貨櫃的趟次,故減少了雙邊追蹤貨櫃的時間人力成本,且降低了貨櫃在運途中損害發生時,難以歸咎失誤的爭議風險。

除此之外,馮浩翔指出,全球約有300多個主要港口,而許多港口間並沒有航線互通,以港口為節點的媒合機制具備更大的規模化潛力。不同港口之間是否有直航航線受到政治經濟等多種因素影響,然而港口交換機制,只要加入平台的航運公司夠多,就得以在低外部干擾的情形下,最大化媒合機會。

減少空櫃調度時間 加速港口作業

金炳先形容,航運公司為了避免缺櫃,往往會準備較多的貨櫃,通常以預估貨量為基礎,乘上「貨櫃準備率」。

而在平台媒合機制下,航運公司在港口端就完成了租用貨櫃的交換,除了減少貨櫃調度的成本之外,更能加速貨櫃的使用效率,且因為貨櫃在交換後即時可用,亦可降低租櫃的時間成本;對租櫃公司來說,媒合機制讓航運公司在使用租用貨櫃時,享有更勝自有貨櫃的靈活與彈性,對其信賴度與使用率會上升,進而降低貨櫃準備率,減少購入自有貨櫃時投入的資本支出,活化資本調度。

貨櫃使用率上升,對整個海運產業中的利害關係人亦能帶來好處。除了上述的租櫃公司,港口存放貨櫃的貨櫃堆場業者亦能在貨櫃高周轉率的情況下提高收益。

立基亞洲 遙望歐洲市場

得益於貨櫃與運具之間的可拆卸性與貨櫃的標準化,讓NCS得以在運輸產業惶惶於空車、空班往返造成的成本浪費時,透過交換機制減少海運業空櫃調度的次數。自2016年成立,NCS現已與海運公司陽明、萬海、德翔、運達,以及新加坡太平船務、南韓現代商船合作,未來將以歐洲航商為目標。

根據Alphaliner統計,前2大規模的航運公司快桅APM-Maersk與地中海航運Mediterranean Shipping Company佔了全球貨櫃運量的30%以上。馮浩翔指出,如何將航運巨頭拉入NCS的平台,不僅是NCS的目標,亦是現有合作航運公司的期許。唯有活躍於歐洲港口的航運公司加入平台,擴大平台上能交換的港口節點與貨櫃數量,貨櫃交換的機會與服務模式才能更為多元。

Source: https://www.digitimes.com.tw/iot/article.asp?cat=158&cat1=20&cat2=&id=0000587816_CB090RRT0CVJGW7432GHE