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即插即用：船只的岸邊“插座”

直到最近，停泊在港口的船只都需要利用柴油發(fā)電機(jī)來(lái)為船上的電網(wǎng)供電?，F(xiàn)在，西門(mén)子的解決方案能為船只提供岸電。這樣一來(lái)，貨船和游輪就無(wú)需使用自己的發(fā)電機(jī)，而這也意味著它們?cè)诋?dāng)?shù)貙⒉辉佼a(chǎn)生氣體排放或制造噪音。這個(gè)解決方案的新應(yīng)用案例位于德國(guó)的庫(kù)克斯港。它正在幫助一座風(fēng)機(jī)制造工廠減少自己的碳排放。

在全球市場(chǎng)中，大約90%的貨物都由船只運(yùn)輸，而大多數(shù)船只都由柴油發(fā)電機(jī)提供電力。但是，它們不僅會(huì)在海上產(chǎn)生排放，?？吭诖a頭時(shí)也需要電力。這就是全世界每個(gè)碼頭都在運(yùn)作船用發(fā)電機(jī)的原因——為貨船、游輪或渡船供電。但是，這也導(dǎo)致了大量二氧化碳、氮氧化合物和顆粒物的排放。因此，許多港口運(yùn)營(yíng)方?jīng)Q定設(shè)法消除隨這些供電行為而來(lái)的空氣與噪音污染。此外，越來(lái)越多的航運(yùn)公司也希望變得更加環(huán)境友好。因此，它們開(kāi)始讓自己的船只使用岸電。

將二氧化碳排放減半

德國(guó)漢堡市西部的庫(kù)克斯港北海碼頭內(nèi)的一座新設(shè)施就是一個(gè)很好的例子。它于2018年5月25日投運(yùn)。在這里，船只可以關(guān)閉柴油發(fā)電機(jī)并接入由西門(mén)子開(kāi)發(fā)的岸電基礎(chǔ)設(shè)施Siharbor來(lái)獲得電力。Siharbor可提供一個(gè)定制的貨船電纜饋線系統(tǒng)，使用來(lái)自公共電網(wǎng)的電力為船只供電。

西門(mén)子的這項(xiàng)技術(shù)已在呂貝克和漢堡阿爾托那應(yīng)用。它可以避免在當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生氣體排放和噪音污染。位于庫(kù)克斯港的這座設(shè)施由當(dāng)?shù)仉娏?/span>EWE Netz GmbH為一個(gè)德國(guó)北部的港口基礎(chǔ)設(shè)施公司下薩克森州港口公司（NPorts）建設(shè)，主要的服務(wù)對(duì)象是滾裝船。這類(lèi)船只的貨物通常由專(zhuān)門(mén)的牽引車(chē)直接進(jìn)出貨艙裝卸。

西門(mén)子歌美颯可再生能源公司（西門(mén)子歌美颯）是的風(fēng)電供應(yīng)商之一。由于公司在庫(kù)克森港設(shè)施附近建設(shè)的風(fēng)機(jī)制造工廠近期投運(yùn)，它將成為這個(gè)系統(tǒng)的主要用戶(hù)。西門(mén)子歌美颯將利用岸電基礎(chǔ)設(shè)施為風(fēng)機(jī)零件的運(yùn)輸供電，這些零件將送往它位于英國(guó)赫爾的姐妹工廠。

如此一來(lái)，零件運(yùn)輸帶來(lái)的排放將大大減少。“如果我們假設(shè)每條船每周在庫(kù)克斯港?？?/span>24小時(shí)，它的柴油發(fā)電機(jī)將會(huì)排放高達(dá)359噸的二氧化碳。”西門(mén)子負(fù)責(zé)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的銷(xiāo)售工程師Thomas Kopel表示。“但是，有了岸電，根據(jù)能源種類(lèi)的不同，整體二氧化碳排放量會(huì)大大減少。例如，根據(jù)歐盟能源組合標(biāo)準(zhǔn)，每條船的二氧化碳排放量大約為170噸，比原來(lái)減少了超過(guò)一半。當(dāng)然，如果利用可再生能源發(fā)電會(huì)較為理想，那樣二氧化碳排放量將會(huì)降到零。”

為了保持船上設(shè)施和高壓交流系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)船只停泊時(shí)，它們依然會(huì)燃燒燃料。因此，漢堡港口需要依靠由Siharbor提供的可持續(xù)的電力供應(yīng)。

低壓轉(zhuǎn)換器

Siharbor岸電系統(tǒng)的裝機(jī)容量為630千瓦。它包含一個(gè)換流站（SIPLINK）和一個(gè)電纜饋線系統(tǒng)。饋線系統(tǒng)還帶有一根可連接船體的傳輸線。供電系統(tǒng)沿碼頭移動(dòng)至目標(biāo)船，而它的電纜則排布在海堤內(nèi)一個(gè)覆蓋著鋼板的溝渠里。一只機(jī)械臂會(huì)將電纜傳遞到船上，然后電纜會(huì)通過(guò)插頭連接至船上電網(wǎng)。

整個(gè)岸邊連接設(shè)施都可以從船上遠(yuǎn)程遙控，*不需要額外人力。此設(shè)施還能根據(jù)潮汐情況自動(dòng)調(diào)整機(jī)械臂的高度以將電纜從合適的高度傳遞到船上。在庫(kù)克斯港，根據(jù)潮汐的情況和船的負(fù)荷水平，這個(gè)高度的差距可達(dá)到12米。

由Siharbor轉(zhuǎn)換的電力可立即被船只使用。當(dāng)然，這些船只需要和電纜對(duì)應(yīng)的連接方式。連接成功后，公用電網(wǎng)提供的50赫茲電力將轉(zhuǎn)換為換流站所需的60赫茲的電力。“全球大約有75艘船使用60赫茲的船上電網(wǎng)。”Kopel說(shuō)，“在美國(guó)之外，電網(wǎng)通常都以50赫茲的頻率運(yùn)作。這就是為什么低壓轉(zhuǎn)換器是我們技術(shù)的核心。”

復(fù)雜的系統(tǒng)

“變壓器，轉(zhuǎn)換器和開(kāi)關(guān)設(shè)備，在Siharbor系統(tǒng)里的西門(mén)子技術(shù)是我們的業(yè)務(wù)核心。由于主要組件之間的*聯(lián)動(dòng)，我們可以很好地控制在不同項(xiàng)目中大小不同的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。”負(fù)責(zé)Siharbor全球業(yè)務(wù)拓展的Knut Marquart表示。

Marquet認(rèn)為這種系統(tǒng)還未在全球普及的原因有幾點(diǎn)。“除加州以外，目前其他國(guó)家或地區(qū)都還沒(méi)有制定任何針對(duì)岸電基礎(chǔ)設(shè)施的政策和規(guī)范。但是，此領(lǐng)域前景可期，而我們已經(jīng)通過(guò)*科技占據(jù)了一席之地。”

舉例來(lái)說(shuō)，在庫(kù)克斯港，安裝Siharbor系統(tǒng)的主要原因是港口運(yùn)營(yíng)方要求減少船只產(chǎn)生的噪音。在漢堡阿爾托那，Siharbor系統(tǒng)在2016年投運(yùn)，此后，停靠在港口的游輪開(kāi)始與之相連。這個(gè)解決方案至今仍是的，僅此一例。AIDA游輪公司發(fā)回的數(shù)據(jù)顯示，使用Siharbor解決方案后，船只的燃料消耗量大約是1.2噸/小時(shí)。

政經(jīng)兩界的代表為庫(kù)克斯港Siharbor岸電基礎(chǔ)設(shè)施舉行投運(yùn)儀式

廣泛的應(yīng)用

“Siharbor可以滿(mǎn)足來(lái)自港口運(yùn)營(yíng)方、船主、船塢和供電機(jī)構(gòu)的較廣泛的需求，”Marquart表示。“它可以安裝在每個(gè)港口和每個(gè)錨位上，還可以根據(jù)任何船只種類(lèi)的任何電力需求進(jìn)行調(diào)節(jié)。”

Marquart也發(fā)現(xiàn)了其它領(lǐng)域內(nèi)的商機(jī)。“轉(zhuǎn)換器、開(kāi)關(guān)和變壓器的組合也適用于許多其它領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，”他說(shuō)。“從原則上來(lái)講，它在任何需要電網(wǎng)之間相互連接的領(lǐng)域內(nèi)都可以應(yīng)用。”類(lèi)似的系統(tǒng)確實(shí)已在幫助提高石油與天然氣平臺(tái)的供電安全性并正在進(jìn)行電網(wǎng)內(nèi)的電力潮流管理。

如今，大量漂浮在海洋中的塑料廢品威脅著海洋棲息地。來(lái)自西門(mén)子中央研究院的研究人員正在為回收再利用這些廢品尋找解決方案。他們的主要挑戰(zhàn)是如何將構(gòu)想轉(zhuǎn)化為前景良好的商業(yè)模式。

長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)塑料廢品的態(tài)度是“眼不見(jiàn)，心不煩”。在沒(méi)有廢物回收系統(tǒng)或有效的廢物處理服務(wù)的國(guó)家，人們隨手把塑料垃圾扔在野外仍然是很常見(jiàn)的事情。雨水將這些塑料垃圾沖刷到河流中，然后從河流匯入大海。由于塑料幾乎無(wú)法自然降解，所以垃圾的累計(jì)數(shù)量在持續(xù)增加。據(jù)美國(guó)海洋保育協(xié)會(huì)和麥肯錫公司估計(jì)，目前全球海洋中漂浮著1.5億噸塑料，且在以每年800萬(wàn)噸的速度增加。這不僅污染了沿海地區(qū)，而且也對(duì)海洋生物構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。例如，許多海龜和海豹被廢舊漁網(wǎng)困住，信天翁等海鳥(niǎo)因食用塑料漂浮物而死亡，這樣的例子數(shù)不勝數(shù)。人類(lèi)自然也受到波及，塑料分解時(shí)會(huì)形成一種“微塑料”顆粒，而這些顆粒正在越來(lái)越多地進(jìn)入人類(lèi)的食物鏈。所以說(shuō)，塑料垃圾已經(jīng)造成了全球性的悲劇。

水母、塑料袋、氣球……這些對(duì)饑餓的海龜來(lái)說(shuō)都像食物。

尋找商業(yè)模式

近幾年來(lái)，不少初創(chuàng)公司和非政府組織都提出過(guò)清除海洋塑料垃圾的構(gòu)想，并試圖進(jìn)行回收利用。目前有各種各樣的垃圾收集器原型，比如可以網(wǎng)撈垃圾的雙體船。過(guò)去五年間，一個(gè)名為“海洋清理”的荷蘭眾籌項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了一種大型海洋屏障，可以利用洋流來(lái)阻擋并收集漂浮垃圾。還有一種海洋垃圾收集系統(tǒng)，船只定期收集垃圾并運(yùn)送到陸地上進(jìn)行回收。雖然這些構(gòu)想看起來(lái)都十分可行，但目前還沒(méi)有一種商業(yè)模式能夠在中期內(nèi)盈利，因此也無(wú)法自給自足。

“海洋清理”項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了一種海洋屏障，收集洋流帶來(lái)的廢品。

有鑒于此，三名來(lái)自西門(mén)子中央研究院的研究人員：Ingo Bernsdorf, Florian Ansgar Jaeger和Felix Fischer成立了項(xiàng)目小組，研究西門(mén)子在治理全球塑料垃圾污染方面可以發(fā)揮的作用。項(xiàng)目小組口號(hào)確定為“我們的使命是清潔海洋”。在過(guò)去18個(gè)月里，這個(gè)項(xiàng)目一直由西門(mén)子內(nèi)部眾籌項(xiàng)目Quickstarter資助。Quickstarter的存在使各種奇思妙想能夠在公司內(nèi)迅速實(shí)施。

Felix Fischer介紹道：“首先，我們對(duì)全球廢品收集與回收技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行了整體分析，并調(diào)研了回收塑料的潛在市場(chǎng)。”

運(yùn)動(dòng)裝備制造商阿迪達(dá)斯已經(jīng)在利用從海洋中回收的塑料廢品，它也是少數(shù)幾家將可持續(xù)性納入商業(yè)模式的企業(yè)之一。例如，阿迪達(dá)斯在2017年售出大約100萬(wàn)雙Parley系列運(yùn)動(dòng)鞋，2018年銷(xiāo)量預(yù)計(jì)將達(dá)到500萬(wàn)雙。據(jù)阿迪達(dá)斯介紹，每雙Parley運(yùn)動(dòng)鞋都可以防止大約11個(gè)塑料瓶進(jìn)入海洋，因?yàn)檫@些瓶子被及時(shí)回收，用于鞋子的生產(chǎn)。然而，這個(gè)例子仍不能掩蓋一個(gè)事實(shí)，那就是我們距離商業(yè)化的垃圾收集技術(shù)以及完善的海洋垃圾處理流程仍然有很長(zhǎng)的路要走。

阿迪達(dá)斯稱(chēng)，每雙parley運(yùn)動(dòng)鞋都可以防止大約11個(gè)塑料瓶進(jìn)入全球海洋。

探查、收集、回收再利用

Bernsdorf表示：“通過(guò)仔細(xì)研究，我們最終確定了三個(gè)發(fā)展方向——海上塑料廢品的探查、收集以及回收再利用。”他補(bǔ)充到，西門(mén)子目前擁有的一系列技術(shù)都可能應(yīng)用到海洋廢品的回收再利用中，應(yīng)該會(huì)對(duì)此很感興趣。他說(shuō)：“我們正在從容器著手來(lái)構(gòu)思解決方案，不可回收的塑料廢品將在容器內(nèi)焚燒，氣化爐和渦輪機(jī)進(jìn)而將其轉(zhuǎn)化為電能。”這種容器可以在東南亞的島嶼上使用，那里由于缺乏回收系統(tǒng)已導(dǎo)致大量塑料進(jìn)入海洋。

來(lái)自西門(mén)子中央研究院的Felix Fischer，F(xiàn)lorian Ansgar Jäger 和 Ingo Bernsdorf（從左至右）正在研究海洋廢品的探查、收集與回收再利用。

并且，東南亞島嶼通常用柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電，導(dǎo)致其十分依賴(lài)于進(jìn)口燃料。Jaeger補(bǔ)充道：“憑借西門(mén)子的現(xiàn)有技術(shù)可以輕易制造出這樣的容器。我們的解決方案也將促進(jìn)分布式發(fā)電，這在未來(lái)將愈發(fā)重要。”東南亞島嶼上面的居民既可以利用大量被沖到岸上的垃圾，也可以利用他們自己的生活垃圾。

浮物處理設(shè)施

然而，能真正解決塑料問(wèn)題的方法是收集漂浮在公海上的大量垃圾。因此，項(xiàng)目小組攜手西門(mén)子數(shù)字工廠業(yè)務(wù)的Paul Cleverley，并與一家德國(guó)造船公司的專(zhuān)家合作，共同開(kāi)發(fā)一種特殊的船只，它不僅可以收集海上廢棄物，還可以對(duì)其進(jìn)行回收再利用。例如，這種船只可以預(yù)先分揀塑料，并將一小部分不可回收的廢品直接轉(zhuǎn)化為能源；剩余部分則通過(guò)熱解（加熱）轉(zhuǎn)化為油，作為燃料供應(yīng)給其他船只。Fischer說(shuō)道：“雖然沒(méi)有人知道這個(gè)系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)，但這個(gè)想法很有前景。”日前，在與維也納西門(mén)子發(fā)電與天然氣業(yè)務(wù)的同事們進(jìn)行交流時(shí)，專(zhuān)家們還進(jìn)一步討論了利用塑料廢品進(jìn)行能源生產(chǎn)或淡化海水的多種可能性。

專(zhuān)家們討論利用塑料廢品進(jìn)行能源生產(chǎn)或淡化海水的多種可能性。

受洋流方向和垃圾密度的影響，垃圾容易在不同的海域聚集。因此，船舶或其他廢品收集方案需要配備探查系統(tǒng)，比如使用無(wú)人機(jī)來(lái)定位廢品高度集中的區(qū)域。這種無(wú)人機(jī)必須具有高清攝像頭和傳感器，并通過(guò)數(shù)據(jù)接口與整套系統(tǒng)相連。Fischer稱(chēng)：“西門(mén)子的MindSphere 云平臺(tái)為我們提供了高性能的解決方案，它可以把探查、收集和回收再利用這三個(gè)復(fù)雜的環(huán)節(jié)連接起來(lái)。”

事實(shí)上，現(xiàn)在已經(jīng)有一個(gè)小的應(yīng)用即將落地。這三名研究人員正在和西門(mén)子房地資產(chǎn)管理集團(tuán)合作，該部門(mén)負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)西門(mén)子在德國(guó)的一個(gè)員工餐廳，他們計(jì)劃利用海洋塑料廢品制做水杯。這雖然只是一小步，但我們相信“千里之行，始于足下”。