船舶动力装置多元化 气体燃料将取代石油
据预测，目前全球已探明的石油储量仅可供人类再使用40～60年，每年石油消费量是新勘探石油储量的4～5倍，且这些新勘探的油田多位于深海，开采难度和成本都很高，传统石油资源的枯竭迫使人类开始寻找新能源。目前，人类已成功掌握气体燃料、生物柴油、海洋风能、太阳能、燃料电池等新能源技术。与传统的石油相比，这些新能源普遍具有供应充足、低碳环保、价格适中的特点，不仅可基本满足人类对于能源的需求，还能有效减少能源使用过程中造成的污染与碳排放。对于高度依赖能源的航运业而言，如何利用新能源为船舶提供动力是整个行业发展过程中亟待解决的问题。随着国际海事组织对污染物排放要求的不断提高，航运业对新能源的需求将越来越迫切。
与石油相比，气体燃料的储存量相当丰富。以天然气为例，目前已探明的人类能够开采的天然气总量就足够使用百年以上，这还不包括深海可燃冰及页岩气等受目前技术手段限制难以大规模开采的天然气资源。更为重要的是，气体燃料所具有的环保优势是石油所不具备的——理论上绝大部分气体燃料在燃烧过程中不会产生硫氧化物，气体燃烧所产生的氮氧化物与二氧化碳数量也远低于其他类型的燃料。因此，采用LNG为燃料的船舶可以轻而易举地满足国际海事组织关于船用发动机排放指标及船舶能效的严苛要求。随着海运环保要求日趋严格，在不远的将来以LNG为代表的气体燃料完全有可能取代石油成为船舶最主要的能源。
气体燃料发动机受宠
气体燃料发动机的问世使船舶采用气体燃料作为主推进能源成为可能。气体燃料发动机的工作原理与柴油机相似，由于着火温度比燃油高，这类发动机在使用电火花点火时，因电火花释放的能量偏小，一次性点燃大量燃料可能致燃料着火情况不稳定；且电火花点火时发动机的压缩比必须适当降低，否则气体容易产生爆燃现象。由于这些原因，早期的气体燃料发动机无法单独用于船舶主推进，只能采用电力推进的模式，即由多台气体燃料发动机驱动发电机组提供电能，再由电动机驱动船舶推进器以解决气体燃料发动机单机功率不足的问题。然而电力推进的船舶输配电系统非常复杂，推进电机等关键设备采购与维护费用很高。同时，中高速气体燃料发动机的实际热效率并不高，因此这类动力装置目前仅在豪华邮轮和海洋工程船等对电力负荷有特殊要求的船舶上应用。
随着近年来稀薄燃烧、多点均匀点火以及双燃料燃烧等关键技术的突破，气体燃料发动机单机功率开始增加，使船舶单独采用气体燃料发动机作为动力装置成为可能。此类船舶动力装置与目前主流的低速柴油机推进装置非常相似。采用这种动力装置无需改变现有船舶机舱布局，且原来已熟悉柴油机操作的船员稍加培训即可适应相关的操作，因此低速气体燃料发动机和双燃料发动机的概念一经推出就受到国际航运界的高度重视，一度被视为未来气体燃料动力装置的首选形式。
然而受目前技术条件限制，低速气体燃料发动机高压缩比时的爆燃问题目前依然无法解决，而采取对燃气本身加压将会导致燃料喷射口位置的压力很高而增加额外的风险。虽然应用双燃料可以有效避免这些问题，但燃油和天然气同时燃烧会产生一种酸性物质，从而发生燃烧室位置腐蚀。因此双燃料发动机每运行2～3个月就须停机维护，而这必将增加船舶营运管理难度。由于目前的气体燃料发动机或双燃料发动机尚不足以满足大型船舶对于推进动力的需求，未来的大型远洋船舶可能会倾向于选择另一种形式的气体燃料动力装置。
船管和船员培训的变革
未来气体燃料在航运业的广泛应用也将引发船舶管理和船员培训方面的变革。与传统的燃油相比，气体燃料在具有环保优势的同时也具有更高的风险性，因此使用气体燃料的船舶需要采取更多的风险控制措施。对于采用压缩方式储存的气体燃料而言，存有高压可燃气体的压力容器一旦发生爆炸其后果将是灾难性；相对而言采用低温液化方式储存气体燃料相对安全，然而这些液化后的气体燃料温度非常低，一旦发生泄漏必将导致其周边钢材韧性下降，进而严重危害船舶航行安全。另外，液化气体燃料一旦泄漏也存在爆炸的风险。与燃油相比，气体燃料储存、装卸与处理过程中需要更多的专业知识以及安全意识，这对未来的船舶管理和船员的操作技能都提出了更高的要求。
未来的船员培训体系将随着气体燃料的应用而发生变化。为此，国际通行的船员培训体系，特别是轮机员培训体系将会随着气体燃料的广泛应用而发生显著变化。
总结
尽管近期国际能源市场的低油价为未来气体燃料在航运业的进一步推广应用增加了不少悬念，然而从长远的角度来看全球石油资源的日趋枯竭必将导致油价上涨，日趋提高的环保意识将进一步提升未来燃油的使用成本。与此同时，随着开采技术的不断进步，以LNG为代表的气体燃料在未来的应用成本有望进一步下降。从这个角度来看，未来气体燃料在航运业的应用将是大势所趋。未来的船舶设计、建造、操作乃至航运企业的管理和航线分布都将随着新型能源的应用而发生实质性的转变，气体燃料的应用必将引发航运业的新一轮革命。
