湖南万骏船舶有限公司
摘要：石油作为珍贵的不可再生能源，随着时代的不断发展，石油资源正在极具缩减。为了保证社会整体的良好稳定发展，寻找可代替石油的新型能源已经成为当下全社会亟待解决的问题。科学技术的发展逐渐让人们意识到太阳能的重要性，太阳能所具有的可再生和无限性特点，都能够极好弥补石油资源的缺陷和不足。本文以船舶动力领域为例，分析太阳能在其中的应用和前景，旨在为促进我国船舶事业的稳定发展。
关键词：太阳能；传播动力领域；应用
一、太阳能利用原理
船舶动力领域的太阳能指的是太阳辐射能，太阳能的应用能够良好解决船舶动力系统传统的燃油模式对环境造成的影响，并且随着科学技术的发展，人们对太阳能的利用方式也越来越多样化。如今的太阳能可以成功转化为了热能、电能和生物质能等多种形式，而在船舶动力领域中，主要是将太阳能转化为电能加以利用，这一模式也成为光伏发电。这一转换过程需要需要太阳能电池板、控制器以及逆变器三者之间合作完成，首先由半导体将自身所接收到的太阳光照进行处理，半导体内部分 价电子受到太阳光子的冲击，挣脱共价键的束缚，继而形成了大量非平衡的电子-空穴对。随后，在P-N结的作用下，电子发生流动，此时在半导体两端加上负载，电流则会通过负载，将大量的此类电池进行串联或者并联，直到产生的电能足够动力系统所需[1]。
二、太阳能在船舶动力领域应用存在的问题
（一）能量供应不足
尽管太阳能在理论上是可代替石油为社会生产所用的能源，但就目前的实际应用状况来看，诸多因素导致当下的太阳能存在供应不足的问题，而产生这一问题的最主要原因就是能量转换技术的不过关。根据以上相关论述我们指导，将太阳能转化为电能，最后为传播动力系统所用，这期间需要太阳能电池作为重要转换工具。遗憾的是，受天气以及船舶安置太阳能电池板困难等一系列实际客观因素的影响，导致最终最终成功转换的电能，不足以满足船舶动力系统的需要。
（二）太阳能装置价格及可靠性。
太阳能作为当下新开发的能源，除了在转换期间存在能源不足等问题之外，昂贵的装置价格同样对太阳能的应用和发展前景造成了一定阻碍。就目前情况来看，太阳能电源装置的投资价格已经达到了5万元/kW，也就是说，电能的成本约5元/（kW•h）。相比之下，传统的燃油发电具有明显的价格优势。太阳能装置的使得企业成本大幅提升，从而降低了企业对其的选择概率。不仅如此，除了昂贵以外，太阳能装置在可靠性方面同样存在一定问题，这一点更是加剧了太阳能应用阻碍[2]。
（三）电能贮存比较困难。
当太阳能被成功转化为电能后，所产生的电能在被船舶动力装置使用之前，需要被临时储存。当下的贮存装置大部分为铅酸蓄电池，尽管这一电池具有价格低的特点，但同时也存在贮存容量不够大的缺陷，并且电池本身寿命不高，一旦贮存电池发生损坏，一切都将前功尽弃。而与之相矛盾的是，船舶动力装置往往需要大量的能源，这就要求贮存装置必须要容量大，并且贮存时间长、质量好。总结而言，电能贮存方面的困难，极大影响了太阳能在船舶动力领域的应用。
（四）地理与光照条件影响。
由于太阳能来自自然环境，只有晴天才能大量接受太阳光，从而获取电能。尽管太阳能贮存装置能够暂时将多余的太阳能进行贮存，但正如上文所提到的，贮存装置的效果并不十分有效。除此之外，由于船舶航行范围较大，所经过的区域受地理条件的影响，能够获得的太阳光照是不稳定的。当太阳光照充足时，现有的贮能装置无法实现大量贮存；当光线不充足时，既缺乏现有太阳光，又缺乏足够的贮存能量。一系列不可控客观因素的存在，极大制约了太阳能在船舶动力领域的应用[3]。
三、太阳能在船舶动力领域的应用前景
（一）作为电动主机船舶的主动力能源
1、小型电动主机船舶
为了更好研究太阳能在船舶动力领域的应用前景，在此将船舶按照动力需求分为小型和中大型。小型船舶主要包括旅游观光船、游艇和短途渡船等等。
小型船舶的特点包括排水量小、航求要求低以及航程较短等，和大型船舶相比，小型船舶最大的区别仍旧表现在动力配置方面。小型船舶个方面要求的不高，决定了其动力配置要求也不高。鉴于前文我们所论述的关于太阳能发电在船舶动力领域的一些优势和不足，小型船舶在动力配置不大的情况下，完全可以利用太阳能提供动力，并且可以将太阳能作为主动力能源。
2、大中型电动主机船舶
和小型船舶相比，中大型船舶在个方面的要求普遍较高，并且由于排水量大、航程较长，大型船舶在动力配置方面的要求较高，因此不能将太阳能作为其主要动力能源。然而，这并不意味着太阳能在大型船舶的动力领域毫无用武之地，太阳能所产生的有限电能，能够经过装置转换变为交流电，继而传入大型船舶电站，为主机或者奇特电器设备使用。可尽管不嗯你个被当做主要的动力的能源，但太阳能的加入同样可以在整体上减轻大型船舶发动机燃料能源的压力，并在一定程度上减轻对环境造成的污染。
（二）作为船舶辅助机械的动力能源
目前大型船舶的主要动力能源依旧以柴油等燃料为主，之所以不采用太阳能能源，主要是考虑到这一类船舶的辅助机械较多，整体性的能源需求较大，单一的太阳能能源满足不了其需要。然而，尽管太阳能不能作为此类船舶的主要动力能源，却仍旧可以为船舶的其他辅助机械所用。将有效的太阳能转换成电能，并将其合并在船舶的总电站，能够在一定程度上减轻电站的发电负荷。另外，还可以将太阳能转换而成的电能作为单独的动力能源，为船舶的其他辅助机械提供动力。尽管太阳能装置实现的电能有限，但太阳能所具备的环保和寿命长等一系列优势，都是燃料能源所不具备的，因此两种能源可以进行科学结合，共同为船舶提供动力。
（三）作为船舶制冷空调设备和生活照明系统能源
船舶类型中包括大中型客货船，此类船舶由于载客量大且航程长，因而需要储备大量的食物等基础必备物资，为了保证客人在在船上的舒适性，需要保证空调制冷、热水消耗和生活照明等一系列系统的正常运行。而这些系统的运行同样需要耗费大量能源，在一定程度上加剧了船舶电站的发电压力。因此，为了减轻燃料能源压力，可以将此类消耗用太阳能转换电能来实现。尤其是在生活热水能源消耗方面，可以通过在船舶 空旷甲板上安装足够的太阳能热水器，通过收集太阳能来为人员提供热水，从而减少燃料消耗，降低环境污染。
（四）作为大型油船卸货和加热系统能源
对于大型油船来说，为了保证货物的安全，船舶在航行过程中的防火要求较高，另外，卸货同样也是大型油船的关键环节之一，并且不管是安全要求还是卸货要求，都在极大程度上加剧了对能源的需求。尤其是在寒冷的冬季，由于冬季气温低，原油卸货更加困难。针对大型油船的这一问题，可以通过太阳能加热系统完美实现，通过在船舶上安装足够的太阳能热水器，让其在船舶航行图中贮存大量太阳能，最够将其转换为电能，用于船舶加热系统的消耗，从而实现冬季原油的卸货顺利[4]。
结语
石油作为不可再生能源，其正在面临枯竭的严峻形势，除此之外，燃料能源的消耗对于环境的污染也日益严重，在这样的双重压力下，环保新能源的开发已经成为当下国际性发展的共同目标。就当下新能源的研究情况来看，太阳能的开发和利用无疑是未来能源发展的必然趋势。尤其是在船舶动力领域，尽管太阳能的应用还存在一定缺陷，例如能源供应不足和电能贮存困难等，但和其环保以及持续性等优势比较来看，我们有理由相信太阳能的在船舶动力领域的应用前景将是及其广阔的。
参考文献：
[1]黄炼.太阳能在船舶动力领域的应用及前景[J].科技创新与应用，2020，No.295（03）：189-190.
[2]王炜.基于ARM的混合动力船舶的能量管理系统研究[J].舰船科学技术，2019，41（02）：104-106.
[3]伍赛特.太阳能船关键技术研究及展望[J].节能，2020，v.39；No.452（05）：27-30.
[4]梁严.风能和太阳能混合驱动远距离采样无人艇研发[D].华南理工大学，2019.
作者简介：张爱钢 1987-01-17 男 辽宁 汉 大专 检验部经理 湖南万骏船舶有限公司 研究方向：船舶工程