發布時間:2011-08-04 瀏覽次數:291
技術改變世界。多年來，挪威船級社（dnv）的研究和創新部門根據自身在相關領域的專長和能力，提出了對於未來十年的技術展望。dnv新近出版的《2023年技術展望》，**並總結了對全球新技術發展和應用具有重大影響的七大趨勢。
人口：全球人口總量到2023年將超過75億。西方、中國和日本的人口正在走向老齡化，中東人口卻走向年輕化，很多發達國家的工作年齡人口的比例在減小。
自然資源的壓力、城市化、自然災難和地區衝突都是造成國內和國際人口遷移的刺激因素。
經濟：工業革命將世界經濟中心從亞洲轉至西方，現在情況正在逆轉。全球不同地區間的人口轉移意味著越來越多的經濟產出將發生在目前的發達經濟體之外，這可能會造成更大規模的社會轉變，形成新的商業機會，但同時會對環境造成進一步壓力。
到2023年，全球中產階級的規模可能會增加一倍，其中亞洲將會佔到50%。
治理：當前的**治理架構主要是在二次世界大戰後的環境中形成的，歐盟、金磚四國、維基解密和臉譜等現象那時還未出現，而這些現象對當前世界產生著深遠的影響。解決全球化的利弊是很嚴峻的挑戰，還沒有形成適合集體行動的治理架構，缺少對全球問題比如金融穩定性、**、氣候變化、水和安全等的有效而統一的治理，將是未來十年的風險**。
資訊科技：資訊科技對個人生活、工商業甚至整個社會產生了巨大影響。資訊很容易產生而且可以共享，資料呈指數級增長，進而造成資料檢索和安全方面的挑戰。
隨著廉價、小型、功能更強大的計算機的推廣使用以及無線連通能力的增強，不僅促進了自動化和泛在計算，同時也產生了與整合軟體密集型系統相關的安全和（網路）保安問題。
能源：以環保、可持續的方式以及可支付得起的**提供能源是人類所面臨的重大挑戰之一，加之對能源**安全性問題的考量，這一挑戰變得越來越複雜。全球能源消耗到2023年將增長19%，雖然全球能源構成仍然主要是油、氣和煤，但未來十年會發生變化，將向低碳能源邁出第一步。
自然資源：資源過度開採是人類所面臨的最嚴峻的挑戰之一。水資源將面臨短缺，稀土資源稀缺可能會阻礙替代性技術的發展，城市人口的增加會帶來新的挑戰，但是也帶來了廢物迴圈利用的機會。
解決這些資源問題雖然任務繁重，但也不是不可逾越的。
氣候變化：氣候學家認為在未來的三十到五十年內會不可避免地發生重要的不利影響。有些變化已經可以明顯察覺到了，如果人們還一如既往，那麼全球溫室氣體排放到2020預計增長20%。
未來十年是非常關鍵的十年，要考慮如何以合理的成本來長久實現減排，同時防止達到不可逆轉的傾覆點。
全球趨勢將會直接或間接地影響未來技術的發展和應用。dnv分析了四大領域的未來技術：海事航運、石化能源、可再生能源及核能，以及動力系統。
全世界人口在2023年會達到75億，成熟經濟體和新興經濟體在人口構成和發展程度方面的差異越來越顯著。隨著生活方式越來越資源密集以及人口的不斷增加，海運量注定也將增加。全球船舶數量將不斷增加，但不同地區對不同船型的需求大相徑庭。
航運業面臨著開發可持續的運輸解決方案的壓力，會要求新建船舶具有更高環保、安全和保安的效能。這就要求更多地開發和實施創新性技術和操作解決方案，特別是提高環保效能和能效。
與材料科學、阻力降低和推進系統相關的哪些技術發展會為面向2023年低能耗概念船的研發做出貢獻？
低能耗船舶——解決能源損失
燃料成本的高漲、市場的變化、整個行業對環境的關注，以及越來越嚴格的與汙染排放和壓載水相關的法規要求，這一切都將導致船舶設計建造的重大調整。材料科學、降低阻力、推進系統和能效方面的技術發展將為新概念船舶奠定基礎。
氣泡潤滑
通過完善船舶設計可最大程度減低船舶的興波阻力，但摩擦阻力對大型慢速航行商船的影響更為重要。
氣泡潤滑系統採用在船體下方噴入氣體的方式，通過船舶底部的幾個小孔向水流噴射微型氣泡，干擾漩渦的產生，從而延遲高度耗散型紊流的產生（一般在船體周圍會產生高度耗散型紊流）。與渦流相比，層流的摩擦阻力小，可以降低摩擦阻力。
在2023年前需要解決相關機械裝置的不確定性、裝置尺寸和技術的可行性，特別是必須消除擴散的氣泡與推進器之間可能產生的不利互動作用。
氣腔系統
在氣腔系統中，在船體底部開幾個凹槽，幫浦入壓縮空氣，填滿空間，形成連續氣腔，鋼鐵與海水的接觸面就變為更光滑的空氣與海水接觸面，有效地減少船舶的潮濕表面，減少摩擦力，通過這種方式有可能減少10%的油耗。氣腔中的空氣會不可避免地散失，需要持續注入氣體。
氣腔系統的不良***是在船體下方產生不穩定的自由表面，在自由表面產生重力波以及氣泡擴散到螺旋槳進流區都會造成能量損失。
混合材料
通過降低船體重量可以降低汙染排放，節約燃料。小型船舶和二級結構採用輕質材料，例如玻璃鋼、鋁和鈦。
可以採用多層金屬板和高分子複合材料層壓板製造複合材料，纖維-金屬層壓板具有金屬效能（高抗衝擊性、耐用性、生產靈活）以及複合材料的效能（強、硬度/重量比例高、抗疲勞和腐蝕性能高），金屬層可以是鋁或鋼板，而高分子夾心層可採用碳纖維或玻璃纖維強化。這些材料在航空業和特種船中的應用為航運界做了示範，但是到2023年前大規模採用還不太可能，主要障礙包括成本高、製造和再**的挑戰以及消防問題。
組合推進系統
螺旋槳的效率受到單一設計速度、大槳葉、二沖程柴油發動機和直驅推進的限制。
組合推進系統概念綜合採用了螺旋槳、吊艙和增效裝置（如前渦旋翅和後渦旋翅）。通過流體動力優化，可以把反轉吊艙螺旋槳布置在螺距可調整的主螺旋槳後面，在飛羽化中心線螺旋槳旁設定可轉向吊艙，提高能效。
這些系統利用了各部分的流體動力優點，通過優化發動機負荷擴大了有效操作範圍。
儘管混合推進器的設計和製造費用很高，但這項技術針對不同的利用率和船型（如貨櫃船和多用途船）可以節約最高10%的燃料。
無壓載水船舶
採用梯形船體和橫向傾斜船底可以保證空載時的穩定性和吃水，不需要壓載水。為了達到標準設計的排水量，需要增加寬度和長度。
船首和船尾對調節任何裝載狀態下的縱傾非常重要。這種船舶因為增加了尺寸，同時要在部分裝載條件下保證足夠的強度，所以使用了更多的鋼鐵。目前看來採用兩個小壓載水艙來調整縱傾的混合型船舶更可行。
即使在2023年後，不採用壓載水船舶的建造費用仍然會很高，並且面臨著各種施工困難。其他競爭性的解決方案包括在船上處理壓載水，在碼頭上設定接收設施。
隨著環保法規的實施和燃油**的**，天然氣和混合生物燃料會成為可行的解決方案。但風能和核能能否為航運提供航運動力呢
綠色燃料船舶——傳統燃料將終結
隨著海運面臨越來越嚴格的環境法規要求以及燃油**的攀公升，天然氣和可再生能源越來越被認為是可行的替代性能源。液化天然氣、混合生物燃料或更激進的能源（如風能或核能）都有開發潛力。
天然氣使用天然氣為燃料會徹底消除氧化硫和顆粒物質的排放，以天然氣為燃料的四衝程稀燃發動機可以減少90%的硫化物。這類發動機適用於遊輪、小型貨船和工作船，也適合用作輔助動力，但大型商船一般採用慢速二沖程發動機，氮化物的減排效果要小一些。
使用天然氣為燃料，根據發動機型別的不同，二氧化碳當量的減排能力最高可達到20%，也可能出現淨增加。不過天然氣與燃油相比，儘管二氧化碳減排量可達到25%，但存在釋放未燃甲烷的問題，甲烷的溫室氣體效應比二氧化碳大21倍。
採用天然氣為燃料的發動機廣泛用於陸地發電和運輸。航運所面臨的挑戰之一是，液化天然氣儲罐占用空間一般是柴油儲罐的2～3倍，天然氣必須以液態或壓縮狀態儲存，儲罐成本也更高。根據經驗，以液化天然氣為燃料的船舶新建成本比同等的以柴油為燃料的船舶高10%～20%。
儘管目前液化天然氣補給設施還非常有限，預計到2023年燃料補給碼頭的數量會大幅增加，特別是在汙染排放控制區內。嚴格的控制氮氧化物和硫氧化物的法規，加上天然氣**越來越具有競爭力，將促進採用天然氣作為船用燃料。預計在未來的十年中，很大一部分新船將採用天然氣作為燃料，特別是近海航運。
風箏風箏是小型裝置，利用風能直接提供推進動力。這個系統由風箏、帶控制節點的控制線以及與艏樓連線的纜繩、絞盤和橋樓控制系統組成。
商用風箏目前的尺寸範圍在160～300平方公尺，根據風況和船舶速度可以替代最高2000kw的推進動力。在風速為3～8蒲福風級時，風箏飛行高度為100～420公尺，自動控制系統主動地操縱並穩定風箏，優化效能。風箏風力推進系統安裝比較容易，有可能在未來十年中為有些船舶所採用。
風箏操作增加了船員的工作量，可能會出現與貨物裝卸裝置的衝突。
生物燃料
生物燃料是一種可再生能源，可極大地降低生命週期的二氧化碳排放量，在操作過程中可以減少硫氧化物和顆粒物質的排放。但是氮氧化物的排放量會稍有增加，原則上現有的柴油發動機都可以使用混合生物燃料。最有前途的船用生物燃料是生物柴油和粗植物油，生物柴油最適合替代船用餾分柴油，而植物油適合替代殘渣燃油。
但有很多問題需要解決，包括燃料不穩定性、腐蝕、容易生長微生物、對管路和儀表有負面影響、低溫流動性不良等問題。儘管在2023年之前可以解決這些技術問題，但在航運中廣泛採用生物燃料還取決於**、刺激政策和供給能力。
核能核電站在操作過程中沒有溫室氣體排放，特別適合於動力需求變化慢的船舶。儘管目前有幾百艘以核能提供動力的海**船，但是很少有商船採用核能。商用核能動力船需要使用低濃縮鈾，開發的陸地原型是乙個小反應堆（與大型船用柴油發動機相比），功率輸出可達到25mw，生命週期以十年左右計算，能源**為200萬美元/mw。
這項技術要求進行廣泛測試和嚴格的質量認證，**參與可能會加速這項技術的應用過程。
航運業採用核能動力的主要障礙是難以控制核燃料的擴散、放射性廢物的儲存、高昂的投資成本和社會接受程度。
綜合了多種可再生能源的混合型電動船概念將在特種船上實現，岸電**計畫、船用燃料電池和高溫超導體也會得到發展嗎
電動船——海上「普銳斯」
到2023年混合型電動船可以採用柴油-電動配置、船用燃料電池、電池組、太陽板或可縮回的風力發電機和緊湊型的超導電動機。引入電動船概念會提高船舶整體效率，綜合採用各種可再生能源。
混合動力船舶
到2023年混合電動船可能採用各種傳統和超導電動機和發電機、燃料電池和其他電池。混合動力概念把各種可再生能源的動力組合到一起，例如太陽能板或伸縮式風力發電機。其中，效能監控、動力管理和冗餘是關鍵因素。
在未來十年，混合動力概念將應用於工作船、客船和小型貨船，對於大型貨船，只能用作輔助動力。
2023年世界經濟形勢展望
剩餘時間 00 59 53考試限時 3600考試及格分數線 60試卷總分 100 是非題 10分 4 40分 1 歐洲央行降低利率可能導致歐元匯率不斷下降，這不會對歐洲 美國 中國以及其他國家產生任何影響。a 對b 錯2 大宗商品如石油等產品 的下降，導致世界各國通貨膨脹率普遍公升高。a 對b 錯3...
2023年世界科技展望 資訊科技面臨轉型公升級
伴隨物聯網興起，感測器將無處不在，無功耗 的能量採集技術將備受青睞。英國idtechex公司 能量採集相關裝置市場將從2010年的6.05億美元擴大到2020年的44億美元 市場規模將以73.6 的年率增長，從2009年的795萬美元猛增到2014年的12.54億美元 智慧型電網逐漸普及 智慧型電網...
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