海港电气化有助于减少全球排放

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据国际海事组织（International Maritime Organization）的数据，2018年航运造成了超过10亿吨的二氧化碳排放（https://www.imo.org/en/ourwork/Environment/Pages/Fourth-IMO-Greenhouse-Gas-Study-2020.aspx）。这些排放中有很大一部分来自海港活动，包括船舶停泊、货物装卸和港区内的运输。作为回应，政府、非政府组织和环境监督组织正在发出警报，并倡导采取紧急措施减轻世界港口的污染。

港口运营脱碳最有前景的解决方案之一是对这些设施进行电气化。该计划设想船舶接入码头电力，而不是运行柴油动力辅助发电机，用于照明、货物装卸、供暖和制冷、住宿和船上电子设备。它还将呼吁用电池供电的替代品取代柴油动力起重机、叉车和将大型集装箱从船运到岸上的卡车。

为了更深入地研究这种变革性方法，IEEE Spectrum最近与海港电气化的主要倡导者John Prousalidis进行了交谈。Prousalidis是雅典国立技术大学海洋电气工程教授，通过参与IEEE、国际电气委员会（IEC）和国际标准化组织（ISO），在制定海港电气化标准方面发挥了关键作用。作为IEEE船舶动力系统协调委员会的副主席，他在推进这些想法方面发挥了重要作用。

去年，Prousalidis在IEEE电气化杂志（https://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=6508996）上合著了一篇题为“港口的整体能源转型：Proteus计划”的重要论文（https://ieeexplore.ieee.org/document/10059181）。在这篇论文中，Prousalidis和他的合著者概述了他们对港口运营未来的全面愿景。Proteus计划的要点已纳入Prousalidis在欧洲公共政策委员会能源工作组协调的智能和可持续港口政策文件；该政策文件于2024年7月由IEEE全球政策委员会批准（https://globalpolicy.ieee.org/）。

John Prousalidis

什么是“冷熨烫”？

冷熨烫（Cold Ironing）这个术语你也许不熟悉，但它的另一个名称——岸电，你一定不会陌生。为了推进航运业节能减排，岸电已经成为越来越多船舶靠港时的选择。

John Prousalidis：冷熨烫涉及在港口关闭船舶的推进和辅助发动机，而是使用岸上的电力为空调、货物装卸设备、厨房和照明等船上系统供电。这减少了排放，因为电网的电力，特别是可再生能源的电力，比现场燃烧柴油更环保。技术挑战包括将船舶的电压和频率与当地电网的电压和速度相匹配，而当地电网通常在全球范围内有所不同，同时解决接地问题以防止短路。

IEEE与IEC和ISO共同制定了联合标准80005，这是一系列针对高压和低压连接的三种不同标准。它可能是（与无线通信标准Wi-Fi一起）“最热门”的标准，因为所有政府机构都倾向于制定法律，规定所有港口都需要遵循这一标准为船舶供电。

该标准的采用范围有多广？

Prousalidis：欧盟已要求在2030年1月1日前完全遵守。在美国，加利福尼亚州在2010年率先采取了类似的措施。在国际海事组织的支持下，这种通过电气化进行的积极补救措施现在正在全球范围内得到采用。

让我们来谈谈计划中另一个有趣的想法：起重机的再生制动。这是怎么回事？

Prousalidis：在降低集装箱时，处于再生制动模式的起重机将动能转化为电荷，而不是将其作为热量浪费。就像电动汽车停车时一样，能量可以反馈到起重机的电池中，可能节省高达50%的能源成本，保守估计约为20%。

在美国最大的港口洛杉矶港实施冷熨烫的预估前期成本是多少？

Prousalidis：交钥匙解决方案（交钥匙解决方案‌是一种提供全面服务的模式，它涵盖了从项目咨询、规划、设计、实施到后期维护的全过程）的成本约为每兆瓦170万美元，涵盖电网升级、基础设施和设备。根据一些既定的经验法则，粗略估计约为3亿美元。该港口的电气化进程已经开始。据我所知，那里的泊位上有大约60个或更多的船舶电气连接点。

‌‌如果世界上10个最大和最繁忙的港口实现了可再生能源的完全电气化，那么从目前的水平来看，碳减排的意义有多大（https://spectrum.ieee.org/tag/renewable-energy）？

Prousalidis：如果港口完全使用可再生能源实现电气化，欧盟的政策可以实现港口地区船舶排放量100%的减少。根据国际海事组织的方法，考虑到每个国家的能源结构，这可能会达到60%的减少。这种显著的减排意味着二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物和颗粒物的排放量降低，从而减少航运对全球变暖的影响，降低附近人口中心的健康风险。

如果一切按计划进行，每个有港口运营的国家都全力推进电气化，你认为航运这方面的完全脱碳实际需要多长时间？

Prousalidis：正如我所说，欧盟的目标是在2030年1月1日前实现港口全面电气化。然而，仅在欧洲就有大约600到700个港口，并且需要电网升级，因此可能会出现延误。尽管如此，我们应该把重点放在满足2030年的最后期限上，而不是期待其延期实现。这让人想起Gemini和阿波罗号先驱宇航员Alan Shepar在解释试飞员和普通专业飞行员之间的区别时所说的话：“假设他们每个人在坠毁前都有10秒的时间。传统飞行员会想，10秒后我就要死了。试飞员会对自己说，我有10秒来拯救自己和拯救飞船。” 关键是，在应对全球变暖这样的关键情况下，我们应该把重点放在解决问题的时间上，而不是放在时间用完后会发生什么。但是，如果我们不尽一切努力避免“save the planet”项目失败带来的不利后果，人类就没有一个弹出按钮可以按下。