在科技浪潮的推動下，船舶動力領域正迎來一場深刻的變革。4月19至23日，在天津舉行的2024世界內燃機大會聚焦“綠色可靠智能高效”產業發展之路，來自全球各地的科學家、企業家、院士學者共同圍繞推動低碳、零碳、碳中性燃料發動機技術進步，促進人類社會新質生產力發展展開熱烈討論。眾多專家學者表示，內燃機是一種將燃料的化學能轉化成熱能再轉化成機械能的能量轉換裝置，燃用可再生燃料包括氨、氫、甲醇、各種合成柴油等可以使內燃機成為“碳中和”或者“零碳”動力，相關技術的發展應用將為內燃機行業開創嶄新的未來。
內燃機仍是船舶動力首選
隨著國際海事組織（IMO）對二氧化碳減排政策的收緊，船舶行業正加速轉型脫離化石能源。歐洲碳交易法規的修訂和碳邊境調節稅的出臺，進一步推動了遠洋海船綠色燃料替代的進程。同時，政策激勵也在促使船東使用全生命周期的“碳中和”或低碳燃料，減少溫室氣體排放。
中國工程院院士、2024世界內燃機大會學術委員會主任、上海交通大學講席教授黃震表示，對于船海動力而言，純電驅動或者換電模式適用于短距離的內河中小型船舶，而遠洋大型船舶則需要依賴碳中性燃料或“零碳”燃料。未來，可再生合成燃料技術是面向“碳中和”動力系統的變革性技術，可為能源轉型與“碳中和”目標實現提供全新的解決方案。
黃震認為，用“綠電”、水和二氧化碳制取可再生合成燃料（包括合成汽油、合成柴油、甲醇、二甲醚），使交通和工業燃料獨立于化石能源，實現燃料“凈零碳”排放，可為國家能源戰略轉型與“碳中和”目標實現提供全新的解決方案。當前的技術“瓶頸”是如何提高可再生合成燃料的轉化效率、以及合成燃料裝置長期穩定性，這也是其最終實現商業化的關鍵。他表示，未來，制備低成本的可再生合成燃料，除考慮綠電本身的成本及外部碳稅等碳約束問題外，還要考慮未來零邊際成本效應。
“船舶內燃機在未來仍將是船舶動力的主流選擇，其名稱可能從傳統的船舶柴油機改為船舶內燃機。但這一轉變不僅僅是名稱上的改變，更代表著動力系統在燃料、技術和性能上的全面升級。”哈爾濱工程大學原校長劉志剛接受采訪時表示，內河和沿海船舶未來會有很多選擇，清潔燃料、混合動力、純電動等都可能成為其選擇。然而，遠洋船舶則完全不同，內燃動力還是其較為實際的長期選擇。
劉志剛表示，在燃料方面，未來的船舶內燃機可能會采用更加環保、低碳的燃料，以滿足市場需求和環保法規要求。傳統的重油燃料因其高碳排放而逐漸退出，或成為可選燃料之一，取而代之的是新型清潔燃料。近期液化天然氣（LNG）、甲醇或成為主要的燃料形式，遠期會逐步轉向氫、氨等零碳燃料為主。
在技術層面，船舶內燃機將面臨發動機本體設計、燃燒組織、摩擦潤滑、安保問題等多方面的挑戰。如何實現高效、安全的燃燒，如何確保燃料在運輸和儲存過程中的安全，以及如何處理排放問題等，都是未來船舶內燃機技術需要突破的關鍵點。
盡管面臨諸多挑戰，但劉志剛堅信，只要充分發揮中國智慧和制度優勢，通過持續技術攻關，我國有望在船舶內燃機領域實現從技術跟跑到并跑，甚至領跑的跨越式發展。
氨燃料內燃機潛力巨大
當前，中國船舶集團有限公司旗下多家研究機構和企業正在積極開展船舶內燃動力的自主設計研發，旨在積極推動低碳、零碳船舶動力技術的自主創新發展，提升中國船舶動力技術的國際競爭力。
中船鎮柴8ML320DF雙燃料機/徐文攝
“在一些特殊應用場景中，內燃機可能會從主要動力轉變為輔助動力，但在遠洋船舶上，內燃機仍具有強大的生命力。”中國船舶集團有限公司旗下中船動力（集團）有限公司總經理邵煜表示，內燃機的燃料類型正在發生變化，包括甲醇、氨和LNG等綠色燃料都正在為2050年前后實現“凈零”排放目標而準備。
對氨燃料而言，一方面，國際上主要船級社已經形成了一個相對完整的規范體系，其中的一些規范已經被推出，這為氨燃料內燃機的發展提供了法規環境；另一方面，氨燃料內燃機需要解決氨的可燃性較差的問題；需要合適的燃燒組織方案，降低氧化亞氮的生成；需要更高效率的脫硝系統；需要面對一些新的結構設計帶來的加工、制作、安裝和維修的難度；需要系統性的措施防止氨泄漏所帶來的安全隱患；需采用專門材料應對氨的腐蝕性和潤滑問題等。這會使氨燃料內燃機設計、制造成本大幅增加，但在技術層面上，這些問題都可以得到解決。
此外，考慮到歐盟的碳稅政策，即要求航運公司每年為上一年度的溫室氣體排放量繳納“碳稅”，其在增加航運公司運營成本的同時，也將會形成一種新的收益平衡，從而拉動全球經濟，并可能對船用內燃機行業帶來巨大的發展空間。“因此，我們有理由認為，氨燃料內燃機具有巨大的市場潛力和發展空間，或許會在未來各種燃料中占據‘三分天下有其一’的地位。” 邵煜強調。
邵煜認為，綠色燃料對于船用內燃機具有重要意義，是確保內燃機長期生存和發展的重要因素。特別是在遠洋船舶領域，內燃機不會因電池等技術的興起而退出歷史舞臺。采用綠色燃料的內燃機生命周期仍然很長。未來，還需要持續關注如何降低氨燃料內燃機的成本。此外，包括港口加注在內的氨燃料產業鏈的成長，也將影響氨燃料發動機的未來發展。
來源：中國船舶報
