ロゴ

船舶のプロも目から鱗!? 海事業界の課題を一挙に解決する

「その手があったか・・・」
4月に開催された国際海事展SEA JAPAN 2016でGEがご紹介した最新の船舶用推進技術、COGES(Combined Gas Turbine Electric & Steam)をご覧になった方からは、こんなつぶやきも。展示会終了後も「詳しい話を聞きたい」とのリクエストを多く頂戴しています。

100年近くにわたりディーゼルエンジン駆動が主流であった船舶業界では“破壊的イノベーション”として迎えられたものの、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせた超高効率な発電方式は、電力業界で実証されてきた安心のテクノロジーです。そのメインエンジンとなるガスタービンは、GE自慢の航空機エンジン技術を転用したもの。詳しくはこちらの記事に譲ることとして、今回は別のアングルからCOGESのバリューをご紹介します。

船舶業界が直面する二大課題
船舶業界はいま、環境保全(コスト要因)と経済性の向上(利益率アップ)という、両立の難しい課題への対応に迫られています。

「IMO Tier III」に代表される国際規制において、温室効果ガスや大気汚染物質の排出に対する排出制限は著しい強化の一途。規制に沿わない船舶は対象海域の航海ができないことを意味するため、多くの海運事業者はビジネスチャンスを失う危機と隣あわせに。海事業界は、これまでの延長線上ではなく抜本的な技術イノベーションが必要な局面にあります。

従来の船舶の推進技術の主流はディーゼルエンジン。しかし今日のディーゼルエンジンはNOx(窒素酸化物)排出量が多いことから、排ガスを浄化するための設備(SCR:選択触媒還元)や化学薬品への追加投資を避けられません。また、今日のディーゼルエンジンはオイル燃料を使用するため、燃料中の硫黄分濃度も問題に。IMO規制では、2017年には現在の半分以下の濃度に抑えることが義務付けられるため、これまでの延長線上で解決しようとするならば、硫黄分をオフセットするための策をこれまで以上に講じなければなりません。

船舶の排出ガスに対する国際規制
(国土交通省「海事レポート2015」をもとにGEが作成)

国際海運は経済動向の影響を受けやすく、さらに船舶は投機対象になるので、供給過剰に陥りやすい側面が。海運マーケットは変動幅が大きいため、1航海あたりの利益率向上は大命題です。

こうした課題の解決の鍵として期待されているのが、環境負荷の高いオイル燃料からクリーンなガス燃料への転換、そして船舶の設計やレイアウトの自由度を与えてくれる小型な推進システムです。

COGESのブレイクスルー#1:国際規制を先取りする環境性能
「既存システムで環境規制をすべてクリアするには、かなり高いハードルがあります。引き続きオイル燃料を使い続けることも不可能ではありませんが、その場合、排ガスを浄化するための大型でコストのかかる追加設備が必要になってしまいます」――この事実が、オイルからガス燃料へのシフトが進む理由だとGEグローバル オフショア&マリンのシニアセールスディレクター 村上徹は説明します。

今日の船舶業界の主流であるディーゼルエンジンにおいても、重油に加え天然ガス(LNG)も燃料として使用できるデュアル・フューエル化が進んでいます。しかしそれでもシリンダーオイルや着火用パイロットオイルが必要になるうえ、デュアル・フューエルエンジンは未燃焼のメタンガスを排出してしまう難点が。特に、メタンガスはCO2の25もの温室効果をもつことから、その排出はメタンスリップ(*1)と呼ばれ問題視されています。

対してCOGESは主にクリーンな燃料である天然ガス(LNG)を使用するため、硫黄分をほとんど含みません。必要に応じてマリンガスオイル(MGO)を燃料にすることも可能ですが、LNG、MGO使用時のいずれの場合においてもNOx排出量は最新のIMO Tier3規制値を余裕で下回るため、排ガス浄化のための触媒設備(SCR)や薬品はいっさい必要ありません。延長線上ではなく抜本的な発想で創り上げた技術だからこそ、国際環境規制の先取りを果たすことができました。

COGESのブレイクスルー#2:“レイアウトフリー”がもたらす収益増効果
「ディーゼルエンジンの悩みは、大型で各機関を分散化できないことにあります。大型船のエンジンなら、高さで言うと3~4階建てのビルぐらいあるんですよ。COGESであれば、ぐっと小型化・軽量化できます。実はこれが、船舶の収益性に効いてくるんです」と、村上は言います。

航空機エンジン転用型のガスタービンなどから構成されるCOGESは、低速ディーゼルエンジンと較べ設置体積30%、重量80%もの小型軽量化を実現。同型の船なら積載量を増やすこと、同一積載量ならより小型化することが可能となります。18,000TEU(*2)のコンテナ船のケースで試算すると、カーゴ積載量を7%増やすことができ、その収益増は、なんと年間19億円以上にも。クルーズ船であればVIP客室数を増やせるなど、収益拡大に直接的なインパクトが期待できます。

また、現状のディーゼルエンジンは大型であるがゆえ、機関室のある船尾部分をスリム化できません。これは流体抵抗を減らしにくく、速度や燃料効率の点で不利益です。COGESでは、メイン駆動となるガスタービンの大きさは飛行機の主翼下に見るあのエンジンのエンクロージャー(外側のケース)を除いたサイズで軽量なので、船体上部に設置することも可能。エンジンや付帯機関のレイアウトを自由に行えるため、船尾を抵抗の少ない形状にすることも可能になります。これは航海時間の短縮、燃料コストの削減など、さまざまな経済的効果を生んでくれる大きなプラス要素です。

船尾形状のスリム化のイメージ(図:GEジャパン)

環境性能と経済性という、時代の要請に真正面から応えるCOGES。私たちは、イノベーションの精神とともに、海事業界の各プレイヤーの課題解決をお手伝いしていきたいと考えています。


*1 メタンスリップ:未燃焼のメタンガスが大気中に排気されること。メタンは二酸化炭素に比べて地球温暖化係数(GWP:Global Warming Potential)が25倍高く、わずかな量でも環境上大きな問題となる。
*2 TEU:船舶の積載能力を表す単位。1TEU=20フィートコンテナ1個分(約33立方メートル)にあたる。