作为全球规模最大、机动力最强的海上力量,拥有数百艘频繁在全球各地巡航的舰船,美国海军无疑是耗油大户。根据美国国防部的数据,国防部是联邦政府内的燃油消耗第一大户,其中海军的燃油消耗量每天高达1.22万桶之多。
石油作为非可再生资源,已经是越用越少。美海军的战舰如果不改变对石油的依赖,终将面临兵马无草料的局面。为了应对这一局面，美国海军已于数年前提出了绿色舰队的概念。在美国海军的设想中,到2020年,海军一半以上的战舰和作战飞机,将不再以石油作为能源驱动,这支伟大的绿色舰队的全部航母和护航潜艇将采用核动力,其他水面舰艇和作战飞机则使用生物合成燃料,即建设一个完全不依赖石油燃料的航母打击群。
2016年2月美国海军首支绿色舰队首次作战部署
在如此宏伟目标的指引下,美国海军都做了什么呢?目前,石油燃料仍是最主要的能源,而对石油燃料的依赖在短期内也很难改变。为此,美国海军打算通过以下3方面措施来节约燃油:第一,改变舰船的驱动方式。目前海军舰船的驱动能源主要是核能和石油2种。海军希望减少石油能源驱动舰船的数量,而最可能的做法是扩大核动力舰船的数量以及扩大新型驱动方式舰船的数量。新的驱动方式,主要是使用电力驱动或者混合驱动。这一概念在现代汽车上已有成熟应用。2009年10月24日,第一艘燃气轮机和电力驱动混合动力的舰船马金岛号两栖攻击舰,在圣迭戈军港开始服役。提供混合动力技术的公司主管表示:阿利·伯克级驱逐舰,如果使用电力发动机,可以12节的航速运作,由此每艘驱逐舰每年节省的燃油将达1.2万桶。
美国海军上世纪就梦想打造全核舰队
第二,改变舰船及其系统的运作方式。改变舰船的驱动方式毕竟是大工程,只有在舰船新建或大修时才能进行,对于大部分巡弋海上的舰船来说,改变舰船及其系统的运作方式更为实际。因此,海军制订了激励能源保护计划,通过灵巧汽化、灵巧装载和实行节能奖励来达到节能的目的。所谓灵巧汽化,就是调整舰船的工程顺序,提高燃油利用效率。比如说,仅仅运行那些对执行任务非常重要的系统和动力装置,在执行任务的前夜关闭主推进系统,使用辅助动力进行生活供电,可以节约燃料达70%以上;由燃气轮机和柴油机双轴推进的舰船,可以使用单轴推进巡航,可以节约50%的燃料。所谓灵巧装载,指的是调整舰船的压载物,以提高舰船在水中的行动能力。因为舰船航行状态的不同,舰艏艏高或者舰艉高,前进所需的动力是不同的。海军还为此建立了能源使用报告系统,每个季度发布燃油使用报告,对水面舰船的能源消耗情况进行量化。具有最好航行燃油节约记录的舰船将获得褒奖,奖金将达到9万美元。
使用燃电动力的马金岛号两栖攻击舰
第三,加强对于现有成熟节能技术的应用。海军通过舰队战备、研究和开发计划,进一步研制节能新装备。基于这种设想,海军已经研制了一种新型覆盖材料,舰船停泊于港口时,这种材料可以避免海洋生物与船体和推进器的粘连;舰船开始航行,这些材料会随着拖曳而使不断增加的聚积物快速脱落,最大限度地减少舰船航行的阻力,从而使舰船所需动力减少。此外,海军还研制了一种艉翼来节约燃油。这是一种狭窄的翼状结构,安装在舰船的尾部水线位置,将船艉拉高,减少水面的湍流,从而减少拖曳所需要的动力。目前,艉翼已经安装到海军大部分舰船上,未来还将在两梄舰船上进行试验。战斗舰只安装艉翼而节约的燃料费用,估计是每艘艘船35万-40万美元。
美国海军新型混合燃料
在海军的能源构想中,发展新型燃料也是其能源实践的重要组成部分。目前,投入使用及正在开发的新型燃料包括:生物燃料和微生物燃料。海军已经着手积极打造使用生物燃料的绿色超级大黄蜂战斗机。2009年10月13日,海军测试了它的第一台混合燃油发动机。该发动机以50%对50%的比例,混合使用亚麻荠燃油和JP-5航空燃油。亚麻荠燃油由亚麻籽提炼而成,亚麻籽、芥菜子和油菜籽同属一科。亚麻将仅用极其少量的水和氮气就能生长得十分茂盛,而且可以在边缘农业土壤中种植。2010年4月22日,海军首架绿色超级大黄蜂,在马里兰州帕塔克特森河海军航空站成功首飞。11月份,同样是在这个海军航空站,MH-60S海鹰直升机使用上述新型燃油进行了飞行试验,这似乎标志着海军朝着减少对石油燃料的依赖更进了一步。
JP-8混合航空燃料
首架绿色超级大黄蜂
在微生物燃料方面,海军正在努力开发一种徽生物燃料电池,这将成为一种革命性的海军能源。微生物燃料电池,能将海洋环境中的生物体(甚至包括腐烂的海洋生物机体)和氧气转换为电能海军舰艇换用这种电池后,可避免传统电池和燃料对海洋环境的影响。燃料电池能为许多类型的传感器提供能源,也能为无人水下航行器、水中传感器和用于海洋环境监测的装置提供能源。理论上讲,如果没有其他新的替代能源出现,它将在未来较长的一段时间内为这些系统和设备提供能能源。
美国海上力量的能源构想、无疑是具有前瞻性和战略性的。正所谓,宜未雨而绸缪,毋临渴而掘井,这种战略上的前瞻性,对我们也是有多层面启发意义的。