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摘要：为应对全球变暖，减少温室气体的排放，日本川崎重工作为系统集成商，成功开发出一种使用自研燃气发动机的混合式推进与供电系统及电池动力与供电系统，大幅改善了船舶的环保性能。

关键词：川崎重工、内航船舶、混动推进·供电系统、燃气轮机、大容量电池

作为应对全球变暖的对策，减少温室气体的排放成为紧迫的课题，因此需要开发环保性能优越的船舶。日本川崎重工作为系统集成商，成功开发出一种使用自研燃气发动机的混合式推进与供电系统及电池动力与供电系统，大幅改善了船舶的环保性能。

进出港口时采用电池电力推进以实现零排放，巡航时采用注重推进效率的机械推进等，根据船舶的航行情况切换多种能源，实现效率最大化和减少尾气的系统。

前言

作为全球变暖的对策，温室效应气体的减排成为紧迫的课题。船舶行业对于环保要求也日趋严格，因此需要开发环保性能优越的船舶。

背景

2023年7月，国际海事组织IMO通过了国际海运的温室气体减排战略，提出了到2050年实现温室气体净零排放以及在此之前的阶段性减排目标。

日本国内也适时提高了对温室气体排放的限制，国土交通省将内航海运的2030年CO₂减排目标从比2013年度减少15%提高到减少17%。

为应对社会需求标准的提高，过去该公司曾经通过改善船体形状、提高发动机和螺旋桨性能等对船舶设备单体进行了改进，但是现在还需要进一步提高性能。

因此，为实现这一艰巨的目标，考虑到船舶整体所需的能源，决定进行最优化。为寻找匹配船舶航行情况和续航距离的最佳搭配方案，该公司开发了两个系统。

1. 混合式推进与供电系统

如图1所示，在航行距离较长的情况下，合适的系统可以将作为推进动力来源的主机和作为船内电力来源的发电机进行电力结合，根据船舶航行情况选择最合适的供给方式，高效地运用能源。这种系统具有以下特点。

图1. 混合式推进与供电系统

①组合LNG燃气专烧发动机的高环保性能

将公司自主开发的LNG燃气专烧发动机——川崎绿色燃气发动机“L30KG”（图2）与电池组合在一起，实现高环保性能。

图2. 川崎绿色燃气发动机L30KG

②减小油耗

由于气象条件和海象条件的不同，提高了燃料效率的船舶的发动机负荷也会发生变动，从而导致燃料消耗率上升。通过利用电池来抑制这种负荷变动对发动机的影响，特别是在暴风雨天气，可大幅减小油耗。

③港湾内零排放

在港湾内等所需推进动力较小的场所，可仅依靠电池供电实现零排放航行。

④提高安全性

万一引擎无法使用，也可依靠电池供电继续航行。

2. 电池推进与供电系统

在续航距离短的情况下，适合采用由电池供给全部能源的系统，具有以下特点。

①零排放

在航行中始终保持零排放。

②降低振动噪音

由于发动机没有振动和噪音，所以对船员和周围居民来说也是优良的船舶。

③灾害时向陆地供电

在发生自然灾害时作为应急电源，将储存在电池中的电力向陆地供应。

④降低船员的劳务负荷

因为不需要主机的暖机运转和维护，所以可以大大减轻船员的负担。

交付及引入案例

为了实现各系统特点的最大化，必须根据船舶的航行情况和续航距离选择合适的设备和系统构成。川崎重工利用作为船舶设备厂商多年积累的丰富经验，提出了适合船舶航行情况的最佳推进与供电系统。

（1）石灰石运输船

从NS联合内航海运株式会社获得了在预定航行的石灰石运输船上搭载的燃气发动机混合式推进与供电系统的订单。通过适当地控制燃气发动机、电动机/轴发电机以及2.8 MWh的大容量电池，达到削减温室气体的最佳运行状态。与以往的同类船舶相比，在正常输出功率时，不仅可削减约30%的CO₂、约90%的NOx和约100%的SOx，还减少了甲烷逃逸的发生，是非常环保的船舶。该船预计于2024年竣工。

（2）世界首艘纯电油轮“Asahi”和第二艘纯电池油轮“Akari”

2022年3月搭载该公司的电池推进与供电系统的世界首艘纯电池油轮“Asahi”号竣工（图3）。该船由旭油轮株式会社订购，利用3.5 MWh的大容量电池进行推进和供电，因此在运航过程中可实现零排放。公司负责的主要组件搭载如图4所示。另外，采用同系统的姊妹船“Akari”号也于2023年3月竣工，两艘船在东京湾从事船舶燃料补给作业。

图3. 纯电池油轮“Asahi”号

图4. 主要组件搭载示意图

后记

川崎重工今后将致力于推广采用本系统的环保船舶，为改善全球环境做出贡献。

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