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              碳中和|船舶低碳化發展趨勢及應對措施

              發布時間:2021-06-19 11:58:54??發布者:品邦廣告??閱讀:222

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                21 世紀以來,世界經濟增長帶來的環境問題日益嚴峻,國際社會持續關注環境污染與保護議題,對各行業低碳環保的要求也不斷提高,一系列國際新公約、新規則、新標準應運而生,如為全面控制溫室氣體排放、應對全球氣候變暖的《聯合國氣候變化框架公約》,為應對全球氣候變化做出行動安排的《巴黎協定》。世界氣象組織(WMO)發布的《2019 年全球氣候狀況聲明》證實:全球氣候持續變暖,所產生的一系列連鎖反應正在加劇,距離實現《巴黎協定》的溫度控制目標越來越遠。聯合國秘書長古特雷斯表示,需要全球所有國家表明政治意愿且抓緊行動,才能 2030 年實現45% 的減排量(較 2008 年)、2050 年實現零排放。全球貿易的 90% 是通過海運完成的,船舶航運帶來的環境污染問題受到國際社會的高度關注。國際海事組織(IMO)不斷制定和出臺各項防止船舶污染環境的強制性規定。在此背景下,綠色環保理念應運而生,逐漸被船舶行業接受和認可,船舶綠色發展的模式開始被深入挖掘和探索?!熬G色船舶”的概念在此背景下逐漸清晰,學術界對其探討也愈發廣泛和深入。中國船級社對綠色船舶的概念界定受到國內廣為認可:綠色船舶系采用相對先進的技術在其生命周期內能安全地滿足預定功能和性能,同時實現提高能源使用效率、減少或消除環境污染、對操作和使用人員具有良好保護的船舶。雖然學術界對綠色船舶的概念界定尚未達成完全一致的說法,但都基本體現了在船舶建造和應用的全生命周期中以綠色環保、節能減排為原則,以先進技術和新能源燃料開發為支撐,以減少乃至消除環境污染為目標等核心要義。為提升行業競爭能力,世界主要造船國家積極制定綠色船舶發展規劃、開展綠色船舶技術研究。我國自 1990 年起開展綠色船舶技術的相關研究,在高效節能船型研發、船體建造等方面已取得一定成效。為更好地履行關于節能減排的國際承諾、加快由造船大國向造船強國的轉型升級,我國應抓住綠色船舶發展的關鍵窗口期,就盡快實現綠色船舶的市場化運營開展謀劃布局。本文在分析 IMO碳減排戰略和國外綠色船舶前沿發展的基礎上,重點探討通過碳減排提高船舶能效、加快國內綠色船舶市場化運用的途徑。


                二、國際海事組織的碳減排戰略IMO 一直致力于推動航運業的溫室氣體減排工作,將降低船舶碳排放列為重點管理措施。IMO 為推動國際航運業盡快實現減排目標,2011 年通過了船舶能效設計指數(EEDI),將其作為控制船舶溫室氣體排放的主要手段,以期監管航運和船舶行業低碳排放的過程;2018 年通過了《減少船舶溫室氣體排放的初步戰略》,從愿景目標、減排力度、指導原則、不同階段的減排措施和影響等方面對航運業應對氣候變化的行動作出總體安排(見圖 1)。這不僅是全球航運業首次為應對氣候變化制定的溫室氣體減排戰略,還是 IMO 在航運溫室氣體減排談判進程中的重要里程碑。


                上述戰略確定了溫室氣體減排的量化目標及階段性減排措施。①與 2008 年相比,國際航運每單位運輸活動的平均 CO2 排放量到 2030 年至少降低 40%,并力爭到 2050 年降低 70%。②與2008 年相比,到 2050 年國際航運的年度溫室氣體總排放量至少降低 50%。③為盡快消除國際航運產生的溫室氣體排放,制定了三個階段的措施:一是短期措施(2018—2023 年),改善新船和現有船的技術和運行能效,發起研究開發替代性燃料等新技術的行動;二是中期措施(2023—2030年),引入替代性低碳和零碳燃料實施計劃,加強技術合作與能力建設等;三是長期措施(2030 年以后),引入零碳燃料,鼓勵廣泛采用可能的新型減排機制。
                海洋環境保護委員會( MEPC)認為,開發可供全球利用且安全的船舶新能源可能面臨較大的實施障礙,如為了引入替代燃料必須制定燃料生命周期溫室氣體 / 碳強度指南。IMO 已在《使用氣體或其他低閃點燃料的船舶國際安全規則》中為液化天然氣燃料船舶制定了安全標準,但尚未形成針對氫或其他燃料的船舶使用安全標準。MEPC 表示,將通過促進信息共享、技術轉讓與合作的方式促進公私伙伴關系和信息的交流,協助推動低碳技術的研發進展,加快實現船舶向低碳、零碳燃料的轉型發展。
                經過各方利益的博弈與平衡,IMO 關于船舶碳減排的初步戰略將于 2023 年正式轉為最終戰略,相關國際規則的變化將決定航運業的發展方向。這勢必給我國節能減排相關政策的制定帶來重大影響,航運業節能減排的階段性目標與措施也需要隨之進行調整。國際規范與新興技術將成為影響航運業未來清潔低碳發展的重要因素,隨著 IMO 最終環保預期規則和標準的確立,新的船舶與航運投資發展機遇也將隨之而來。


                三、國外綠色船舶發展規劃及啟示在國際組織一系列嚴格的環保公約和標準的“倒逼”之下,歐洲、日本等紛紛制定國家級綠色船舶發展規劃和措施,加快新能源、新技術、新材料在綠色船舶領域的研究和推廣,以期支持本國造船和航運業盡快滿足國際環保公約規定,贏得新一輪船舶及航運市場中的競爭優勢。(一)挪威挪威作為航運領域綠色轉型的全球領導者,其政府目標是到 2030 年將國內航運和漁船的碳排放量削減 50%,并采取立法規劃、財政支持、政企合作、配額制度、公共采購減排化、注冊激勵機制等手段持續推進各類型船舶的低碳減排工作,加快航運業的綠色發展。政府出臺相關立法并制定發展規劃。挪威政府正在努力推動氣候與環境友好型的航運業國際制度框架構建:《船舶安全與監管法》涵蓋了環境安全及與船舶建造、設備、運營方面有關的環境要求;《國際防止船舶造成污染公約》已在挪威國內法律體系中得到適用,主要調整因船舶航行造成的空氣污染、有毒有害物質排放等引起的法律問題;《污染防治法》的適用范圍已擴展至管控船舶溫室氣體的排放。政府在公共采購過程中推行船舶減排理念。挪威政府將推動在渡輪和高速船采購過程中納入零排放和低排放理念的要求。依據挪威公共采購方面的立法規定,公共機構必須以減少有害環境影響、促進氣候友好型的方式進行采購。政府希望公共部門利用其減排采購的做法激勵社會對低排放技術產品的使用,將盡可能在公共采購過程中確??剂颗c零排放運輸相關的要求,為零排放船舶的發展提供機會并創造動力。政府以資金和稅費優惠的方式支持綠色船舶的購置及注冊。挪威政府為環境友好型船舶的購置制定了長期的補貼和稅收優惠計劃,2019 年國家預算設立??顬楦咚倏痛氲团欧藕土闩欧欧桨柑峁┲С?,并用于對地方政府購置環境友好型高速船舶的資金補貼。在敦促懸掛挪威國旗的現有船舶實施綠色化環境措施的同時,引入激勵措施(如提供更好的服務、更低的費用等),鼓勵船東在挪威注冊零排放和低排放船舶,以提升挪威航運業的國際競爭力。政府與相關企業合作,制定綠色船舶發展方案。挪威政府認為,航運業的綠色化發展離不開船東、貨主和相關公共部門的共同努力與合作。在制定綠色船舶發展方案的過程中,挪威政府與相關行業合作伙伴開展對話,討論制定貨運船隊綠色更新意向書的可能性;鼓勵企業通過捐款等方式支持相關技術的研發與基礎設施建設,如挪威皇家石油能源部下屬的國有獨資公司 Enova 自 2015 年起為不同種類船舶項目撥款 15 億挪威克朗,用于綠色船舶的電池及充電設施安裝。建立生物燃料的航運配額義務。挪威政府認為,增加生物柴油和沼氣的使用是實現 2030 年挪威航運排放量減半目標的重要手段之一。挪威議會已向政府提出關于航運業實施可持續生物燃料配額義務的提案。對此,挪威氣候和環境部已組織環境署與海事局合作審查引入生物燃料配額義務措施的可行性與環境影響,聯合創新署、研究理事會等科研機構及相關企業加大對以生物殘留物和廢物等為原料的生物沼氣的研發和生產力度。(二)日本日本作為全球航運和造船業的主要參與者,正致力于在 2030 年前引入超低排放或零排放船舶,以期實現 90%及以上(較 2008 年)的溫室氣體減排量。為此,日本正在加快新技術的研究、開發和示范,制定措施鼓勵零排放船舶、清潔替代燃料供應鏈和相關基礎設施的協同發展,以期盡快解決綠色船舶在推廣應用方面存在的初期投入成本高、續航能力不足、相關配套設施建設滯后等問題。日本將開發清潔替代燃料視為促進綠色船舶發展的有效途徑,認為航運船舶替代燃料的實現主要有兩種可能性:一是將液化天然氣(LNG)燃料作為解決航運碳減排問題的過渡性替代燃料,利用 LNG 燃料的基礎設施,逐步擴大生物 CH4、碳循環 CH4 的使用;二是在使用 LNG 燃料的同時,增加使用氫和氨燃料,因為液化氫和氨在不使用引燃物情況下的燃燒不會排放 CO2,可在減少國際航運溫室氣體總排放量方面發揮重要作用。


                為在 2028 年前后全面引入船舶動力替代燃料及相關技術,日本確立了近年來的重點試點項目和攻關技術:一是加快雙燃料內燃機的項目試點,通過開展常規燃料和氫 / 氨替代燃料的雙燃料內燃機試用,實現 2026 年之前將其應用在沿海小型船只上的目標,并隨著該技術的完善拓展應用至大型遠洋船舶;二是鼓勵使用 LNG 燃料、碳循環 CH4 燃料,制定措施解決 CH4 逃逸的問題;三是從提高CO2 捕集率、減小尺寸、降低成本和功率等方面優化船載 CO2 捕集系統的應用性能;四是通過增強電池能量密度、提升電池推進系統效率等方式滿足大型遠洋船舶長時間續航的需求。


                在實踐方面,日本正在致力于超級生態船舶的概念設計,開發 4 種零排放船舶(氫燃料船、氨燃料船、CO2 捕集船、超高效 LNG 燃料船),探索集裝箱船、散貨船未來實現生態化發展的可能性。該項目從技術等角度明確了引入零排放船舶的可能性和挑戰,在開發 80 000 DWT 散貨氫燃料船、 20 000 TEU 集裝箱氫燃料船概念設計的同時,確定了開發液化氫燃料船舶所需重點解決的技術問題,如發展氫燃料發動機和燃料供應系統、加大燃料箱的尺寸、強化熱保護系統、防止氫泄漏等。日本船級社嘗試通過優化船型、降低船體摩擦、提高船舶推進效率、提高余熱回收利用率和運營效率等方式改善和提升船舶綠色性能,取得了一定的研究進展。


                (三)英國英國將 2020—2030 年視為突破和發展零排放船舶技術的關鍵時期。從 IMO 2050 年實現零排放的初步戰略來看,2020—2030 年期間必須突破零排放船舶的研發技術,此后的幾十年該領域將基于規?;蜕虡I化而發展,凸顯了現在采取行動的緊迫性。英國認為,零排放船舶需要在 2030年之前投入使用,任何計劃在 2020 年資助、設計或建造的船舶項目都需要考慮在船舶使用壽命后期轉向非化石燃料動力供給。為了實現 2030 年的船舶脫碳方案,英國制定了以下脫碳發展路徑:明確《低碳行動 2050》中關于發展零排放船舶的需求,開展零排放船舶的工業可行性評估,厘清現行船舶與零排放船舶之間的差距,對不同的脫碳方案進行比較,明確向零排放船舶過渡發展過程中的推動因素,制定低碳行動計劃來推動零排放船舶全面發展。


                為了推動零排放船舶的應用,英國在政策、公共領域、標準和規則制定方面開展了大量工作。2020—2030 年的扶持性航運政策有助于航運業實現具有成本效益的脫碳目標,將對該行業產生重大影響。隨著時間的推移,相關零排放船舶標準制定可能會變得更加嚴格,以輔助提供公平競爭環境、縮小與傳統化石燃料和技術的競爭差距、促進提高零排放船舶的使用率。在開發和商業化推廣零排放船舶方面,英國非常重視與國際能源開發商、燃料技術公司等行業領先企業建立合作。


                勞氏船級社根據零碳燃料發展的技術成熟度,評估了多種可替代燃料使用的技術瓶頸并提出解決方案;將“零碳燃料”定義為所有 CO2 排放量都非常低且有可能變為零 CO2 排放量的燃料,認為可能存在其他的零碳燃料;推測認為,可再生能源、生物能源、含碳捕獲和儲存的化石燃料將是未來航運燃料的主要來源。勞氏船級社從燃料加注、儲存、加工、轉換、推進等方面研究了零碳燃料的技術成熟度及使用情況,認為每一種零碳燃料都存在使用短板,但一些技術瓶頸存在共性;需要行業主體、監管機構、非政府組織共同努力,解決燃料加注程序和質量標準制定、新燃料能源存儲、陸上配套基礎設施建設等問題。

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