雙燃料發動機：向凈零航運過渡的“黃金支點”

文章節選自奧賽能全球雜志Charge！

在全球貿易版圖中，海運承擔著全球超80%的貨物運輸，是公認最高效、最經濟的物流方式。然而，面對全球減碳浪潮，航運業也亟需破局。國際海事組織（IMO）的溫室氣體減排戰略已明確"路線圖"：2050年實現國際航運凈零排放，其中2030年需較2008年削減20%-30%的排放量，2040年較2008年減少70%至80%。歐盟更以立法形式加碼，其碳排放交易體系（EU ETS）要求進出歐港口船舶必須披露碳排放數據，高碳排放船舶將面臨碳配額懲罰，同時"海運燃料法案"（FuelEU Maritime）正加速推動船用燃料清潔化進程。

政策倒逼下的技術突圍

在嚴苛的減排壓力下，航運業正加速向碳中和燃料轉型�；�于綠氫的甲醇、氨等新型燃料被視為破局關鍵。然而，綠氫的規�；�部署需要高昂的前期投入。據估算，到2050年，全球氫能供應鏈需要9萬億美元投資，以達到凈零排放的目標。由于利益相關方十分龐雜且規�；�需要時間，這一轉型預計將持續多年。面對這種"遠水難解近渴"的局面，雙燃料發動機成為眾多航運業領導企業在過渡時期的首選方案。

雙燃料發動機的“智慧切換”

顧名思義，雙燃料發動機可使用兩種燃料，并具備靈活切換的能力。這種發動機配備了兩套獨立的燃料噴射系統和燃料罐：主燃料通常是低碳或碳中和燃料（如甲醇、氨或液化天然氣LNG），次燃料則為傳統燃料（如柴油）。這種設計可確保船舶在碳中和燃料不足時仍能正常運營，避免海上拋錨的風險。

在綠色燃料大規模上量之前，雙燃料發動機這樣的"雙保險"設計無疑是最有效的過渡方式。奧賽能（Accelleron）渦輪增壓應用遠東區及新技術負責人Paolo Tremuli說道："從原理上說，任何燃料都可用于雙燃料發動機。目前最常見的主燃料選擇仍是液化天然氣（LNG），因其儲量豐富、成本較低且相比傳統燃料可減少25%的排放。不過在新造船訂單中，甲醇正快速成為主流燃料選擇，氨燃料的訂單量也在同步增長。"

圖片來源于WinGD

2025年2月25日，WinGD X92DF-M-1.0甲醇雙燃料發動機正式發布，標志著其在綠色船舶動力領域的又一里程碑突破。而這臺開創性的發動機上，正選用了3臺奧賽能A275-L渦輪增壓器作為核心配套產品。

據報道，截止2024年12月，全球已有14個港口有能力為船舶進行甲醇加注作業，其中一些港口已在部署擴大未來燃料的加注能力。船舶可在這些區域使用清潔能源，而在其他航段切換至傳統燃料。

雙燃料發動機面臨的技術挑戰

雙燃料發動機的核心挑戰在于在同一空間，整合兩種不同燃燒系統的復雜性。以柴油和LNG為例，前者為液態燃料，其燃燒是基于柴油機循環（即狄賽爾循環），后者為氣態燃料，基于奧托循環。此外，LNG燃燒不均容易產生爆震，導致發動機和部件的磨損和損壞，需額外控制氣缸內空氣量以防止異常燃燒。

甲醇和氨是目前最具潛力的碳中和航運燃料。但確保其安全性十分重要。例如，氨的強腐蝕性和毒性要求船舶配備嚴格的防泄漏監測系統，在機艙內工作的船員必須穿戴防護裝備。

雙燃料發動機還可引入第三種燃料作為混合燃料。例如，在LNG中混入少量氫氣或氨。由于目前碳中和燃料的稀缺，我們可以選擇在LNG中摻入少量這些燃料，以達到減排的效果。目前，氫是較為常見的第三種燃料之一，其占比最高可達到20%。如要混入更高比例的氫，則需要進一步改造發動機（如降低幾何壓縮比或增加缸內空氣量）。隨著技術進步，未來這類燃料的混合比例有望提升。

奧賽能全方位支持雙燃料轉型

在推進雙燃料發動機的研發和應用中，渦輪增壓器起著關鍵作用，可將發動機效率提高10%。奧賽能的渦輪增壓方案根據不同的燃料類型和發動機的負荷對壓比、流量等進行針對性的匹配和優化，以實現最高的燃燒效率，既能最大化利用稀缺的綠色燃料，又能減少來自傳統燃料的排放。此外，精準的燃油噴射系統對于雙燃料發動機同樣重要。奧賽能旗下OMT以其定制化的燃油噴射方案，助力雙燃料發動機安全、高效地利用多種燃料。

數字化也是實現雙燃料船舶效率及安全優化的關鍵賦能技術。從發動機性能監測、船體與螺旋槳分析，到航程優化、排放報告，奧賽能的數字化方案為船東和運營商提供全方位支持，助力其制定高效、靈活且經濟可行的可持續發展戰略。

攜手共促綠色合作

盡管雙燃料發動機展現出巨大潛力，但清潔能源基礎設施不足仍是制約發展的"攔路虎"。清潔能源的產業化應用需要跨行業、不同利益相關方的共同努力。我們已經看到許多積極的進展，例如"綠色航運走廊"——包括上海港在內的全球多個港口已在積極開展相關建設，通過區域性示范效應加速碳中和燃料的應用，解決安全規范和燃料補給等關鍵挑戰。

市場數據印證著行業的轉型決心：2024年全年，全球新造船訂單中雙燃料機型占比已達50%，而2023年，這一比例為40%左右。對于船東和運營商而言，雙燃料發動機無疑是一種務實的減碳方案，使其在持續支撐全球貿易的同時，穩步邁向綠色燃料的新紀元。