产业前沿综合简报 2025-05-21
产业前沿综合简报 2025-05-21
航运公司纷纷采用海洋传感器、高科技风帆、船上碳捕集等手段来减少碳足迹。在遥远的大洋各处，数百个大小如同沙滩球一般的黄色“探测者”浮标在波涛中起伏，默默地测量着海面温度、风速、大气压力和海浪高度。它们收集的实时数据会告知货船船长能减少碳排放的最佳航线。“探测者”浮标的生产方是美国旧金山初创公司索法尔海洋。在该公司位于海滨的办公室里，墙上的一面巨大屏幕正展示着浮标和客户船只在全球各地交错航行的位置。当一艘属于新加坡公司Berge Bulk的船只绕过好望角时，索法尔的服务系统会通知船长，通过调整航线利用附近洋流，可节省1.3万美元的燃料成本，并减少约12.1254吨的碳排放。目前，大约1000艘货轮订阅了这项名为“寻路者”的预测服务，该服务整合了500多个分布在公海上的“探测者”浮标收集的数据。Berge Bulk的首席执行官詹姆斯•马歇尔表示：“事实证明，‘寻路者’在预测和航线优化方面非常准确。它现在是我们运营中不可或缺的一部分，也是减少碳足迹的关键手段。”
随着监管压力增大，要求运输全球80%以上国际贸易货物、产生全球3%排放量的航运业减少温室气体排放，航线优化成为航运公司纷纷采用的技术之一。由于航运船队实现向低碳燃料的转变可能还需数年甚至数十年的时间，船东们也开始在货船上安装高科技风帆，并测试船上碳捕集系统。佐治亚理工学院研究可持续航运解决方案的工业工程教授瓦莱丽•托马斯指出：“这些方法在航运脱碳过程中能够发挥重要作用，这不仅仅关乎燃料。”托马斯和其他专家认为，限制船舶温室气体排放的举措正促成这些技术的应用。航运业的全球监管机构国际海事组织于4月11日批准了强制减少传播排放的公约草案。欧盟已从2025年1月开始对不符合其排放标准的船舶征收附加费。像Berge Bulk这样的公司仍在评估这些技术的有效性和投资回报率，但分析人士预计，未来几年海上减排措施将得到更广泛的应用。海事合规咨询公司劳氏船级社的首席顾问瑞安•巴克斯表示：“没有一劳永逸的办法，只有将这些不同的解决方案协同起来，才能真正降低碳排放量。”
在位于一座前海事仓库的索法尔公司总部内，技术人员正在组装“探测者”浮标。浮标形状像一个连接着篮球的玛雅金字塔，其顶部周围的五块太阳能电池板用于为传感器和通信设备供电。索法尔的CEO蒂姆•扬森说：“海洋面积广阔，需要大量数据才能做出更准确的天气预报。”为此，索法尔将“探测者”设计得更便于布设。浮标重约17磅（约7.7公斤），可以从船尾抛入水中，或者从飞机上投放，入水便会启动。该公司已在航道沿线以及海洋状况数据稀缺的地方战略性布设了这些浮标。
虽然卫星和其他平台从远处监测海洋并为天气预报提供数据，但“探测者”浮标能够实时进行海上观测，使船长能够对航线做出微小调整，累计起来的调整能大幅节省燃料并减少碳排放。例如，卫星可以从轨道上大致估算海浪高度，而“探测者”浮标则能直接测量海浪的实际大小、方向和频率，并在有足以掀翻船只的大浪来袭时向船长发出警报。索法尔的“探测者”浮标不仅布设在公海上，在近海水域也布设了约2000个浮标，该公司出售的商用版“探测者”浮标起售价为6600美元。分布最广泛的海洋传感系统之一是“阿尔戈”，它由一个国际科学家联盟管理，由3800个水下阵列组成，单台“阿尔戈”设备的成本在2.5万美元至18.5万美元。劳氏船级社旗下的LR OneOcean等竞争对手也提供航线优化服务。
被扬森称为“船舶的谷歌地图”的索法尔“寻路者”服务，会分析处理“探测者”浮标传输到云端的数据。“寻路者”将实时的海洋状况数据融入其天气模型，然后为每艘船持续更新专门的预测数据，包括燃料消耗和二氧化碳排放情况，船长可以在网络应用程序中查看，也能通过电子邮件接收。例如，如果“寻路者”预计某条航线上的风暴会在船只到达前消散，该程序会建议船长保持原航线，避免为避开恶劣天气而增加燃料消耗。
6月起，“探测者”浮标还将开始倾听海洋。索法尔为这些浮标配备了名为水听器的人工智能音频设备，可以探测鲸鱼、船只甚至雨滴的存在。例如，如果“探测者”听到鲸鱼的歌声，设备内置的人工智能会识别声音来源，索法尔则会向附近船只发出警报，避免它们与这些海洋哺乳动物相撞。扬森表示：“这开启了一个全新的科学观测和预测领域。”目前，日本船东三井正在其873艘船的船队中推广“寻路者”服务。据该公司称，在试用这项技术期间，每次航行平均节省6%的燃料成本并减少了二氧化碳排放。据马歇尔估计，“寻路者”使Berge Bulk公司89艘船的船队降低了3%至5%的燃料消耗。运营25艘液化石油气运输船的Doriran LPG表示，“寻路者”使燃料消耗减少了9%。索法尔的数据显示，2024年，使用“寻路者”服务的船只每次航行平均节省1.77万美元，燃料消耗降低5.5%，二氧化碳排放减少65公吨。
随着Berge Bulk和其他航运公司在船上安装风帆，最新的天气数据变得愈发重要。与19世纪快速帆船的帆布不同，这些风帆是刚性的，类似垂直的飞机机翼。和飞机机翼一样，它们利用风力产生的升力推动船只前进，减少维持航速所需的燃料消耗。2023年，Berge Bulk为一艘21.1万吨的货船安装了4只高达123英尺（37.5米）的“风翼”风帆，在天气良好的情况下，每次航行可节省6.61387吨燃料，减少22.0462吨二氧化碳排放。不过，这些优势取决于能否实时掌握风向、风力以及风向变化的时间和地点。马歇尔说：“风向非常重要，即使风力较小，但只要风向合适，就能提供很好的推力。”
Berge Bulk和其他航运公司正在试验的更前沿技术之一是船上二氧化碳排放的捕集和存储。3月，荷兰公司Value Maritime宣布，已在一艘日本货船上安装了一项技术，能够从船舶尾气中去除10%的二氧化碳，并将其存储在一个储罐中，直到在港口卸港后进行再利用或永久储存。Berge Bulk也已开始在其一艘船上测试Value Martime的技术，希望能捕集30%的碳排放。此外，英国初创公司SeANBOUND和洛杉矶公司Carbon Ridge正在开发基于Value Maritime技术的变体技术。洛杉矶的另一家初创公司Calcarea正在测试一项技术，该技术旨在从烟囱排放物中去除二氧化碳，并将其转化为碳酸氢盐（一种常见的海洋盐类）。船舶在航行过程中，会将这种碳酸氢盐排放在海中。Calcarea的联合创始人、首席执行官、加州理工学院化学海洋学家杰斯•阿德金斯表示：“这样就无需在港口卸载碳产品，也不需要港口基础设施。”不过，有科学家称，与其他海洋除碳技术一样，以碳酸氢盐形式储碳对海洋生态系统的影响尚不清楚，初创公司和航运公司还必须遵循联合国关于向国际水域倾倒物质的相关条约。
劳氏船级社的瑞安•巴克斯表示，航运业对船上碳捕集技术的采用取决于安装此类系统的成本以及系统运行所消耗的燃料。他说：“虽然可能抵消碳排放，但额外的燃料消耗也可能带来高昂成本，如果消耗燃料增多，就意味着碳排放增多。”阿德金斯表示，“Calcarea预计2026年将在一艘货船上测试其系统，这将有助于确定燃料消耗增加的幅度。”对于马歇尔来说，Berge Bulk在船上试用的大多数技术，包括一项为船上系统安装太阳能电池板供电的新举措，其长期投资回报率仍有待观察。但鉴于监管要求以及公司致力于在2050年前实现船队零排放的承诺，该公司并不依赖单一解决方案。他说：“我实现脱碳主要有两个途径，一是提高现有船舶的效率，二是使用零碳燃料或进行碳捕集。”
总之，随着监管压力增大，航线优化成为航运公司纷纷采用的减排技术之一。科技发展催生多种减碳方案，大多航运公司并不依赖单一技术，而是将不同解决方案协同起来。（LEQ）
