新能源之风吹入海洋,电动船艇或成市场爆款?
船艇的电动化是航运业低碳转型的关键之一。
随着人类活动对环境气候的影响日益加剧,二氧化碳、甲烷和一氧化氮在大气中的浓度正在持续上升,由温室气体导致的各类自然灾害频频发生,国际社会意识到减少碳排放对保护地球生态环境的重要性。
在此当中,水资源作为地球环境的重要组成部分,保护水生态环境是各方义不容辞的职责。而船艇作为全球交通运输中不可忽视的组成部分,其中动力系统的电动化可以有效减少水体及大气排放污染,对于保护水资源清洁,乃至实现碳中和的目标至关重要。
基于船艇的使用在实现碳中和的过程中价值逐渐凸显,近日亿欧智库发布了《2023船艇电动化低碳创新白皮书 》从技术、政策、市场与应用的角度,整理船艇电动化行业当前的发展情况, 分析未来的发展趋势与挑战。
国内起步晚,但发展快
亿欧智库认为,海上运输工具应按排水量进行严格区分。其中船艇(Boats)特指中小型船只,也是本报告研究对象。通常仅能在近海、内河、湖泊等区域航行,排水量通常在500吨之内。其作用主要集中于休闲娱乐、商业(轮渡、渔船、观光、拖船等)以及公务用船(执法、救援等)。
在此当中,船艇的动力系统是船艇的核心部分,是为船艇提供动力,保障其安全可靠航行的重要结构。船艇的动力系统由两大系统组成,分别为能源系统和推进系统。
能源系统是负责能量的产生、转换及流动载体,其不仅为动力系统提供动力源,也负责为船艇内各大用能子系统提供能量;推进系统是能源系统承接动力系统的通道,是船艇动力系统的“骨架”,可通过控制系统精准、稳定、高效地输出动力。
在环境保护方面,据国际能源署(IEA)显示,航运业2020年在全球范围内的二氧化碳排放量约为8亿吨,占所有能源部门排放总量的2.5%。根据预测,航运业的二氧化碳排放量将每年下降6%,到2050年整体航运业排放量将降至1.22亿吨,这也意味着船艇的电动化是航运业低碳转型的关键之一。
而随着船艇电动化的渗透加深,在船艇电动化的市场发展方面,眼下全球电动船艇保有量主要集中在北美、欧洲等地区及澳大利亚、新西兰等发达国家,并以休闲娱乐、赛事用船以及其他特殊用途为主。
亚太地区虽然目前船艇电动化渗透率较低,但将商用、公共用途船艇作为重要抓手,采取从上到下的战略,市场相对集中。据亿欧智库推算,在全球范围内船艇的电动化渗透率将逐年提升,2027年市场规模将增长至41亿元,电动化渗透率将达到约15%。
在国内市场中,眼下中国船艇电动化程度不高,目前仍处于起步阶段,但是多地已经出台了对使用电动船艇的补贴政策,对消费者而言,电动船艇初始投入较高的问题得到了一定解决;在政策的引导下,2021年中国船艇电动化迎来发展元年,船艇电动化渗透率将于5年内达到约49%,届时,中国船艇电动化市场规模将达到12.61亿元左右。
因此,从全球角度来看,未来电动化船艇市场的发展趋势是多元化和个性化的。而在中国市场方面,由于人口众多和经济发展迅猛,未来船艇市场的前景也会非常广阔。
虽有挑战,但优点颇多
为实现电动船艇零污染、零排放的目标,就需要进行全运行周期的能源低碳化转型。眼下对具有长距离航行需求的船艇,采用柴油与电力驱动结合的形式能够解决续航问题,但不可避免会产生碳排放,而新能源的应用目前更适合小型、短途船艇。
亿欧智库认为,电动船艇能够顺利落地并推广,关键因素还是在于电力的产生和存储。目前,磷酸铁锂电池以其高安全性、长寿命、性能均衡等多方面优势成为现阶段船艇动力电池的最佳选择。据亿欧智库推算,若使用纯电力推进系统等清洁能源,船艇可减少氮氧化物排放约80%,硫氧化物99%,微粒物质95%,二氧化碳20%。
此外,以纯电力推进系统为动力装置的电动船艇,将先进的嵌入式控制技术作为核心,全船所有用电设备由电池进行供电,具有省空间、低噪音、零碳排等特点,体现了绿色科技水上出行的时代新理念。
值得注意的是,纯电力推进系统结构工作原理也并不复杂,通过蓄电池与电动机联动,进行电能向机械能转化,为船艇提供动能,可通过岸电充电、搭配燃料电池或新能源发电为蓄电池提供电能。与燃油或混动推进系统相比,减少了燃油系统、推进轴系、燃油机等。
纯电力推进系统结构示意图
因此,与传统船艇相比,电动船艇的纯电力推动系统具有环保节能、静音舒适、安全可靠等优势,尤其是电动船艇的动力来源于电池,不需要燃料,在行驶过程中不受油价波动的影响,而且充电时间短、续航里程长,能够快速补充能量,具有很强的灵活性和便携性。
但是,虽说船艇电动化是推动行业低碳转型的关键,但作为新能源产业的下游产品,其能源技术的应用从来不是一蹴而就。对此,亿欧智库也认为,眼下电推动力在所处领域中仍然偏向新兴技术,虽然已经跨过了从0到1的阶段,但在推广应用过程中依旧面临着不少的挑战。
从船的基本功能角度考虑,制约电动船艇发展的因素与电动汽车类似,在于电动船艇的续航能力、电池安全、充电速度方面的问题。
此外,虽然电动船艇在全球市场中初具规模,但由于经济性上仍有所不足、相关标准体系不完善、商业模式不成熟的问题,在现有技术条件下也未能覆盖目标领域的所有船艇。例如目前港口岸电价格约为1.0-1.7元/kWh,其运营成本有待继续降低。
对此亿欧智库通过研究认为,目前相关企业正在对混动产品的研发、电池技术进行进一步拓展。未来电动船艇发展前景依旧明朗,随着政策加大补贴力度的情况下,上述问题均将得到解决。同时,伴随着技术突破,百匹及以上推进器终将落地,中大型、对速度和续航能力要求高的船艇电动化渗透速度将会加快。
本文来自微信公众号“亿欧智库”(ID:EOintelligence2017),作者:马渭淞,36氪经授权发布。