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全球首家氨动力船!甲醇or氨动力到底哪个更有前途?
时间: 2025-02-27 | 发布人:新闻资讯

  比利时船东Exmar将成为全世界首家在2026年上半年接收氨动力船舶的船东。今年早一点的时候,Exmar与现代尾浦造船签订了2艘46,000立方米液化石油气(LPG)运输船的建造合同,这2艘船可使用氨或LPG燃料。船舶发动机将由WINGD提供,燃料供应系统将由Wärtsilä Gas Solutions提供。

  氨作为航运业的终极替代燃料,近来受到了广泛关注。氨是航运业脱碳的主要低排放燃料,生物燃料和氢则因其相比来说较高的成本在很大程度上受到限制。

  替代燃料的“明星”甲醇似乎并没有前途,氨燃料或将成为未来航运业脱碳的主流,但对于真正掏钱的船东而言,依然还在等待市场有更多的确定性。

  根据国际能源署(IEA)最新发布的《2023年净零排放路线 Net Zero Roadmap)》报告,在航运业持续不断的发展的去碳化进程中,氨燃料已超越甲醇燃料成为领跑者。

  IEA的这份报告是全球能源产业的指引,描述了实现降低1.5°C气候目标所需的步骤。报告强调了各国合作的重要性,强调气候平均状态随时间的变化不分国界,需要采取集体行动。报告说明,现有的成熟技术和政策可以在未来十年内迅速减少排放,足以实现目标。

  今年的报告以2021年发布的数据为基础,规划全球能源应采取的关键步骤,尤其是到2030年,以帮助实现降低1.5°C的目标。

  IEA执行董事Dr Fatih Birol分析称:“研究结果很明确,虽然我们之前规划的到2050年实现全球净零排放的路径已经缩小,但它仍然是能轻松实现的。现在放弃降低1.5°C的目标还为时过早。我想强调的是,到2050年全球实现净零排放,并不代表每个国家到2050年都实现净零排放。在我们的路径中,发达经济体更早实现净零排放,以便为新兴经济体和发展中经济体留出更多时间。

  该报告的一个重要发现是氨在航运业脱碳解决方案中有着非常大潜力。尽管目前还没用氨燃料的商用船舶,但发动机制造商已成功测试了该技术,MAN Energy Solutions和WinGD等行业巨头的目标是分别于2024年和2025年在市场上推出商用发动机。

  截至2022年底,全球已有约150艘氨燃料预留(ammonia-ready)船舶正在建造,约占典型年度新船订单的15%。IEA称,这为迅速制定必要的安全协议提供了良机。

  相比之下,近来非常关注的甲醇,在IEA的路线图中扮演的角色则并不如氨燃料一样显著,估计到2050年甲醇燃料在航运业中的份额将保持在3%。

  报告指出,2022年生物燃料、氢、氨和甲醇在国际航运能源消耗中未占任何份额。未来,生物燃料在2030年和2035年将分别增加到8%和13%,氢在2030年和2035年将分别增加到4%和7%,氨在2030年和2035年将分别增加到6%和15%。甲醇的增长幅度最小,到2035年将仅为1%。到2050年,绿色燃料的情况将发生更大的变化。生物燃料和氢气将各占19%的份额,而甲醇的增幅最小,仅为3%。到2050年,氨将占据国际航运能源消耗的最大份额,达到44%。

  远洋船舶使用氨或甲醇作为燃料还需要一段时间的过渡期,需要对发动机进行改装并开发燃料供应系统。航运公司与氨和甲醇燃料生产商之间的协议对于协调供需关系和促进航运业快速采用低排放氢气至关重要。

  报告还强调,航运业中氢燃料和碳捕获、利用和封存(CCUS)的成功取决于各种各样的因素,包括技术成熟度、监管框架、许可规则和公众接受度。重新利用现有的石油和天然气资产,如天然气网络和航运码头,可以加快氢和CCUS基础设施的部署,缩短准备时间并降低成本。

  IEA的《2023年净零排放路线图》强调氨在实现航运业脱碳中和中日益重要的作用。通过适当的合作和基础设施建设,以氨为动力的船舶可能很快就会成为公海上的常见景象,引领航运业走向更清洁、更可持续的未来。

  今年7月初落幕的国际海事组织(IMO)海洋环境保护委员会(MEPC)第80届会议上,175个会员国达成共识,航运业将在2050年前达成净零排放,船舶业的减碳转型之路迫在眉睫。

  现阶段航运业最瞩目的能源是甲醇。与传统航运用燃料相比,甲醇约可减少95%的硫化物、PM2.5及80%的氮氧化物排放,且生质甲醇、“绿色”甲醇具备高度碳中和的潜力;新加坡甲醇研究会(Methanol Institute)则估计,用太阳能、风能等绿能制造的甲醇,其碳排放可减少超过90%,不过若使用传统电网电力,则可能超过原本燃料碳排放。

  使用甲醇作为燃料的好处在于制造技术已十分成熟,且中国、美国与欧洲都有工厂可以大规模生产。虽然甲醇主要产自化石燃料,但现行技术已可产出利用农业、林业的有机废料、甚至是大气中的气体制成的“绿色”甲醇。

  DNV船级社估计“绿色甲醇”在2024年至2025年就有机会迈向大规模、商业化生产,小规模生产则可能更早达成。

  即使极具潜力,但甲醇仍有许多缺点,等量能源甲醇的储罐容积比传统的重油储罐大2.5倍,比LNG则大1.3倍,而其闪燃点为11~12°C,除了极为易燃还有毒性,因此在技术还未成熟前,以甲醇作为能源的船舶仍将以较为小型的为主。

  另一个正在实验的燃料则是氨,最为积极开发的是北欧国家。由北欧部长理事会(Nordic Council of Ministers)下的北欧创新组织(Nordic Innovation)启动的〈北欧绿色氨能船〉计划(NoGAPS),目的是希望开发出由氨动力货船。马士基零碳航运中心、气体运输船公司BW Epic Kosan、DNV、全球海事论坛(Global Maritime Forum)、曼恩能源方案(MAN Energy Solutions)、雅苒(Yara)以及瓦锡兰(Wärtsilä)等价值链关键参与者于2020年组建了一个联盟,共同启动了北欧绿色氨动力船舶(NoGAPS)项目,旨在开发22000立方米零排放氨动力气体运输船“M/S NoGAPS”,用于在北大西洋和西北欧水域从事氨气运输服务。根据该项目第一阶段得出的结论,氨燃料蕴藏着巨大的脱碳潜力,而氨气运输船则是展示这种潜力的一个合适的起点。

  但氨燃料货船目前仍停留在研发阶段,且与甲醇有相同担忧,氨同样也对身体有害,且高度易燃、易爆还有腐蚀性。如果要做为燃料使用,除了设计以外,其储存与处理都需要有一系列完整的配套措施。

  9月11日,英国劳氏船级社(LR)海事脱碳中心关于未来船用燃料的研究报告说明,绿色氨有几率会成为氢基燃料中使用率最高的船用燃料,而液化生物甲烷在生物燃料中占主导地位。

  LR指出,氨被视为海洋能源转型最有前途的替代燃料之一,燃烧时几乎不会产生二氧化碳排放,不过使用氨作为运输燃料可能会产生潜在的安全隐忧,包括毒性,对航运业利益有关者而言,了解氨作为航运燃料的风险及可实施的保障措施,将风险降低到可容忍的水准可说至关重要。

  LR海事脱碳中心与马士基零碳航运中心(MMMCZCS)对船上氨安全进行一项联合研究,发现从船舶设计到船员培训与操作,都需将船员的毒性风险,控制在可容忍的范围内。两家中心得出结论,只要海运业能确保实施适当与充分的技术及相关行政保障措施,以保护船员免受伤害,船员使用氨作为替代海上燃料的风险就能维持在可容忍的水准。

  这两个脱碳中心参与多项氨测试。LR正进行关键的可行性研究,研究怎么样使用清洁氨为西澳大利亚皮尔巴拉地区世界级港口的船舶加油。MMMZCS及其合作伙伴正开展可行性研究,以建立一条在新加坡港提供绿色氨的船对船加油的供应链。

  航运业脱碳之路依然还在探索各种途径,而作为全球最大的船东国,希腊船东的选择也许才是航运业脱碳方向的关键,毕竟没有投资回报的项目不可能有人掏钱。

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