登上 eWolf：美国第一艘电动拖船
自 1892 年成立以来，克劳利海事公司已经拥有并运营了许多船只。但加入其船队的最新船只与之前的任何船只都不同。
Crowley 的新港口拖船 eWolf 的独特之处在于它 100% 由电池供电，而不是柴油发动机，这意味着它不会产生任何排放，也几乎没有噪音。这艘船不仅是 Crowley 船队中第一艘全电动拖船，也是美国第一艘此类拖船。
面对更严格的法规和优先考虑环境、社会和治理 (ESG) 目标的商业压力，船东和运营商一直在探索减少排放的方案。全球范围内涌现出越来越多的混合动力和全电动渡轮和拖船。
“当我们开始这段旅程时，电动拖船的概念才刚刚开始，”克劳利船舶协助和护航副总裁保罗·曼齐 (Paul Manzi) 说道。“新西兰和欧洲正在进行一些工作，我们开始认为在这里也可以这样做。”
因此，Crowley 着手生产自己的电动拖船，并于 2021 年（即该公司宣布到2050 年实现净零排放的同一年） 推出了开创性的拖船设计。ABB 被聘为系统集成商，阿拉巴马州科登的造船商 Master Boat Builders 于同年晚些时候开始建造这艘船。
这些努力的成果就是 82 英尺长的拖船 eWolf，它按照 ABS 级别建造，符合美国海岸警卫队 M 章规定。该船于今年 1 月正式交付给 Crowley，从阿拉巴马州通过巴拿马运河，在墨西哥恩塞纳达漂浮。从那里，eWolf 依靠自身动力航行至其母港圣地亚哥，目前停泊在那里，准备在第十大道海运码头投入使用。
打造野兽
从外观上看，eWolf 看起来就像一艘标准拖船。但从内部看，它却完全不同。“拖船在很多方面都是拖船，”Master Boat Builders 总裁 Garrett Rice 说道。“eWolf 的船体和结构与我们建造过并将继续建造的其他一些拖船非常相似。但一旦进入装配阶段，一切都会迅速改变。”
该船配备了 ABB 提供的集成电力推进装置、Corvus Energy 提供的 6.2 MWh Orca 电池储能系统、两台 2,100 kW RAMME 电机和两台电动Schottel RudderPropellers 型 SRP 430 LE 全回转推进器，螺旋桨直径为 2.5 米。该船还配备了两台小型 John Deere 发电机，以备紧急情况使用，并能以较低的速度进行长距离运输。
ABB 船舶和港口公司美国和加拿大船舶系统副总裁 Bruce Strupp 介绍了 ABB 混合动力和零排放船舶解决方案的核心技术。“首先是我们的直流电网架构。所有电源都集成到直流电网中，然后将其分配给整个船舶的所有消费者，”他说。“我们的直流电网是一种封闭母线配置，因为它可以为船舶提供更多的操作冗余和安全性。
“最顶层的架构是自动化系统，即我们的电力和能源管理系统 (PEM)。它基本上控制着所有流入直流电网的电力，以及流向所有消费者的所有电力，”Strupp 说道。
eWolf 的电力集成到 ABB 的直流电网架构中，该架构将电力分配给整个船舶的所有消费者。（照片：Eric Haun）
在商用船舶上使用电力并非新鲜事，赖斯和他的团队多年来一直在建造采用这种技术的船舶，尤其是针对柴油电力已变得普遍的海上市场。赖斯说：“我们之前处理过系统中的许多大型电缆、终端、变频驱动器等。在我们的案例中，我们只有 220 英尺的空间来处理它们。因此，在这里 [使用 eWolf]，我们可能有 79 英尺的空间来放置许多相同的设备。”
赖斯说，空间相对不足在安装电缆时尤其具有挑战性。“这些大电缆只能弯曲到一定程度，因为它们太粗了，”他解释道。“通常，机械空间距离油箱顶部的格栅高度约为 12 到 16 英寸。如果格栅高度为 14 英寸，而弯曲率为 13 英寸，那么空间就会非常狭窄，很难将电缆放进去。”
“在 eWolf 上，到处都是高压，”Rice 说道。“我们真的必须仔细考虑如何确保电缆分开，这比在传统拖船上要困难得多。”
eWolf 最终成为所有参与建造的合作伙伴的一次学习经历。“从规划和设计的角度来看，我们在这艘拖船上学到了很多细微差别，我们将把它们应用到下一艘拖船上——我们必须考虑一些不同的事情，而这些事情在传统拖船上通常不会考虑，”赖斯说。
赖斯强调了船厂、电气集成商、设计师和生产工程团队之间团队合作的重要性。“每个人都需要尽早了解彼此的工作，”他说。“合作伙伴之间的早期合作是任何项目成功的关键，但对于像 eWolf 这样技术含量高、首创的项目来说尤其如此。”
减少排放的成本
值得注意的是，eWolf 是一艘昂贵的拖船。Crowley 官员拒绝透露具体金额，但表示新船的价格大约是输出功率相同的传统拖船的两倍。
虽然该项目的大部分资金来自私营企业 Crowley，但该项目还获得了大量资助，旨在帮助海运公司实现更清洁的运营。为了使 eWolf 投入使用，Crowley 与圣地亚哥县空气污染控制区、加州空气资源委员会 (CARB)、圣地亚哥港、美国环境保护署 (EPA) 和美国海事管理局 (MARAD) 合作，这些机构都提供了资金支持和其他资源。
“由于这项拨款程序，这艘拖船具有一定商业可行性，”曼齐说。“与由税收支付的渡轮服务不同，我们必须向船东收取船费和关税。目前，这项技术在市场上尚属空白。因此，我们正在努力完善它。”
曼兹表示：“生产 eWolf 的最大动力是减少排放。”他指出，克劳利预计，10 年后，eWolf 将减少 178 吨氮氧化物、2.5 吨柴油颗粒物和 3,100 公吨碳。
从左至右：圣地亚哥港港口委员会主席 Frank Urtasun；Crowley Shipping 副总裁 Paul Manzi；ABB Marine & Ports 美国和加拿大船舶系统副总裁 Bruce Strupp（照片：Eric Haun）
收取费用
尽管 eWolf 已经抵达圣地亚哥，准备投入使用，但其正式投入使用被暂时搁置，原因是等待专门设计的岸上充电系统的完工，而该系统的建设已经落后于计划。
“当你处于这些技术的前沿时，一切都必须跟上，”曼齐说。“许可必须跟上，法规必须跟上，标准必须跟上。我们在获得充电时面临了所有这三个挑战。船实际上行驶得更轻松了。”
微电网充电设施配备一对 Corvus Orca BOB（车载电池）系统，即 Corvus Orca ESS 的集装箱版本，每个系统的存储容量接近 1.5 MWh，总容量为 2,990 kW。 该站计划在非高峰时段使用当地电网供电，并包括一个太阳能电池阵列以支持可再生能源的使用，以及电池监控系统、暖通空调以及消防和检测技术。
曼齐表示，通过大量努力以及与圣地亚哥港和公用事业提供商圣地亚哥天然气和电力公司 (SDGE) 等合作伙伴的合作，监管和物流障碍已经得到克服，建设正在快速推进。“我们预计充电站将于 4 月 15 日投入运营。”
eWolf 采用 Corvus Energy 的 6.2 MWh Orca 电池储能系统（图片：Eric Haun）
操作拖船
船长 Josh Ferguson 曾担任 Crowley 拖船 Tioga 的船长，之后执掌 eWolf 号。他表示自己很喜欢这艘新船，但操作它需要一些时间。“它完全不同，”Ferguson 说道。“你不知道在传统船上有多少 [发动机发出的] 音频提示。但现在你什么都没有了，再加上电动机的强大功能（它们像特斯拉一样快速加速），你必须改变操作船只的方式。这需要一点学习时间，但我对此感到很兴奋。”
由于没有发动机噪音或振动，eWolf 整体行驶平稳得多。重要的是，它还可以在工作中发挥作用，提供 70 吨的系柱拉力。在甲板上，拖船配备了两台 Markey 型号 DEPC-48 电动缆绳绞盘。
曼齐表示，这艘拖船计划每天运行两次，充电时间约为 4.5 小时。“我们预计这艘船随时都有足够的电量可供行驶。”
eWolf 是一艘日间船，有三名船员——船长、水手和工程师，这种情况将持续一段时间。但 Manzi 表示，海员职责范围可能会发生变化。“我们真正需要工程师做什么？没有可变的部分。那么，这个[角色]会如何变化？这会如何改变我们的工作地点？这是未来 5、6、10 年的话题。”
eWolf 号船长 Josh Ferguson（照片：Eric Haun）
自主试验台
eWolf 上的创新远远超出了其推进系统。目前，eWolf 的检验证书 (COI) 适用于标准操作，不具备任何自主或远程控制功能，但该船配备了 ABB 的技术，以实现未来的自主操作。
船上现有的船载系统可以提供被动态势感知。Crowley 研发部高级电气工程师 Eileen Tausch 表示，下一步将由船长监督自主航行，最终实现远程监督自主航行。
ABB Ability Marine Pilot Vision 融合了来自摄像头和其他传感器的输入，以创建船舶周围环境的增强视图，为停靠协助、障碍物检测和防撞等方面提供增强的决策支持。eWolf 拥有六个摄像头、一个平移倾斜变焦摄像头、激光雷达、W 波段雷达和 AIS，所有这些都输入到系统中。
ABB 船舶与港口公司客船、船舶和港口高级经理 Drew Orvieto 表示：“我们确实在努力为船长和船员提供尽可能最好的信息，以便他们能够运用技能和培训，成功驾驶船舶。该系统被设置为驾驶台上的伙伴，提供它发现的任何感官输入，这将有助于航海员安全航行。”
“如果 Pilot Vision 是眼睛和大脑的一部分，那么 [ABB Ability Marine Pilot Control] 就是将其投入水中的肌肉，”Orvieto 说道。“Pilot Control 将在未来实现自主和远程操作。”
Tausch 强调，Crowely 正与 ABB 合作，以缓慢、分阶段的方式推进该技术，同时在流程的每一步中寻求船员的反馈。“我们的主要目标是提高船员安全和资产效率……我们目前的重点是往返[工作]，”他说。“实际的船舶协助或护航操作，我甚至没有在我的时间表上看到；这是一条出路。”
在圣地亚哥，eWolf 的凌日通常需要 20 到 30 分钟，“这并不是真正能带来很多好处的最佳操作”，陶施说，但他指出，在其他地方有“很大的潜力”，比如在太平洋西北地区，那里的凌日可能需要六到七个小时。
Crowley 和 ABB 正在使用 eWolf 作为这项技术的试验平台，共同开发和试验这项技术，并在国际海事组织 (IMO) 继续取得《海上自主水面舰艇 (MASS) 规则》制定过程中克服监管障碍，该规则将于 2025 年生效。
“[进化] 是船员们一步步进行的。随着这项技术达到海岸警卫队和船级社的满意水平，我们就可以开始研究更高级别的功能，”奥维多说。
在 eWolf 上，Crowley 对环境影响的关注远远超出了创新推进系统的范围。船舶内部空间尽可能多地采用了可持续材料（照片：Eric Haun）
