氨燃料航运低碳新选择

  10月26日，来自江南造船的消息，该公司研发的氨燃料(NH3)动力超大型液化气体运输船(VLGC)获得了英国劳式船级社(LR)颁发的原则性认可证书(AIP)！值得一提的是，此次氨燃料(NH3)动力的VLGC原则性认可在全世界内尚属首次。随着国际海事环保的日趋严格，国际海事组织(IMO)制定了2050年碳减排目标。目前出现的“绿色能源”如LNG、LPG、乙烷燃料或混合电池推进并不能够实现零碳排放，故公司一直在探索零碳排放船舶的开发。而氨燃料将成为真正意义上“零”排放，将对航运带来更加清洁的能源。

  氨水(NH3)作为氮氢化合物，具有稳定的供应和便于储存、运输，燃烧时不会产生温室气体二氧化碳。因此，具有氨燃料动力的液化气船可有效地降低碳氧化物和硫氧化物，实现真正意义上的“零”排放。此次针对于VLGC的氨燃料动力认证，是江南造船在其液化气船优势领域结合氨水作为运输货品特点的创新引领，也是公司继研制LNG、LPG、乙烷双燃料动力液化气之后的最新尝试。

  据了解，氨气是未来脱碳航运业中最有希望的燃料之一，为实现国际海事组织(IMO)关于减少船舶温室气体排放的最初战略所设定的目标，航运业必须改用替代的零碳燃料。

  国际海事组织(IMO)的Edmund Hughes表示，2018年通过的最初的温室气体战略发出了一个明确的信号，即航运需要做出调整。他说：“我们一定要做出改变，以应对全球气候变化。”

  他补充说：“如果我们要在2050年之前实现国际航运每年至少减少50%的温室气体排放，我们就必须找到新技术和新燃料。”

  比利时非政府组织欧洲运输环境联合会(Transport and Environment)成员Faig Abbasov表示，海运具有高污染力，但却是尚未被法规管制的最后一种行业。

  法国船东组织(Armateurs de France)的多个方面数据显示，海运占全球二氧化碳总排放量的2.3%，比国际民航组织(ICAO)公布的空运二氧化碳排放占比2%还要高。

  根据IMO设定的目标，到2050年，航运业温室气体年排放量将比2008年减少50%以上。IMO秘书长林基泽(Kitack Lim)认为，IMO的雄心只有通过技术创新的研发应用和引进替代燃料才能实现，这意味应尽快运用低碳排放或零碳排放燃料。

  IMO的目标需要每艘船减少85%的二氧化碳排放。运营和技术措施能够在一定程度上帮助实现这样的目标，包括港口时间优化和可以在现有船舶上使用的技术，例如能改善运营能源效率的空气润滑和风力推进等。

  对每艘船来说，设定的目标意味着每艘船减少85%的二氧化碳排放。操作和技术措施可以作出贡献，包括港口时间优化和可用于现有船舶的技术，包括空气润滑和风力推进，以提高运行的能源效率。

  DNV GL首席顾问Tore Longva表示，到2050年，氨燃料将取代化石燃料，用于船舶发动机。

  近日，芬兰科技集团瓦锡兰启动了氨燃烧测试。该研究将帮助公司准备好将氨作为燃料使用，以此来降低船舶和能源行业的温室气体排放。

  “首次测试取得了满意的成果，我们将继续优化燃烧参数”，瓦锡兰海洋业务部燃料与操作灵活性总经理Kaj Portin说道：“这是很重要的一环，可以帮助瓦锡兰提供船东需要的发动机和燃料系统，无论未来他们选择什么燃料。”

  目前，氨气的年产量为1.8亿吨。如果要在2050年之前覆盖船用燃料消耗的30%，每年则需再增产1.5亿吨。如今氨气产能过剩，足以满足初期的船用需求，航运业可以顺利地引进氨气燃料。

  氨气燃料的大规模应用还需要依靠广泛的物流链。目前全球已有120多个港口能处理氨气产品的进出口，除此以外还有大量氨气存储设施。这些基础设施为船用氨气燃料的供应打下了良好基础。

  只有在用于生产氨气的电力也来自可再次生产的能源(例如风能)的情况下，氨气才能算作可持续燃料。利用可再次生产的能源生产全球30%的船用燃料需要400GW容量。最近十年中可再次生产的能源发电设备增长强劲，典型的年增长率在20%～30%之间。仅在2019年，全球新增可再次生产的能源设施安装容量就高达 184GW。从风能和太阳能的角度来看，在2020年至2040年之间增加200GW的装机容量用于燃料生产将是一项非常容易完成的任务。

  不过，有业内人士指出，氨的应用仍要进一步研究，与其它燃料相比，其燃烧性较差，并且具有毒性和腐蚀性，安全输送和存储至关重要，除非通过后续处理或优化燃烧过程来控制，否则燃烧氨还可能会引起更高的氮氧化物排放。因此，如果将氨作为船用燃料，需要制定详细的监管框架和分类规则。

  此外，当前普遍的制氨技术仍需要依靠化石燃料，氨生产本身约占全球二氧化碳排放量的1.8%。为实现真正的可持续性，“绿色制氨”才能全面消除氨的温室气体足迹。

  牛津大学化学教授Bill David表示，“绿色制氨”的一种方法是使用可再次生产的能源，另一种则是捕获氨生产的全部过程中产生的温室气体并将其埋在地下岩石中。“全球一定要考虑不同的选择，对氨的生产的全部过程也要进行脱碳。”

  据航运和港口运营商支持的行业组织全球海事论坛估算，2030—2050年间，基于采用“绿电制氨”作为主要零碳燃料的航运业，其脱碳所需的资本投资约为1万亿—1.4万亿美元。

  今年以来，国际海事组织(IMO)开始实施更为严格的低硫船舶燃油标准，全球航运燃油需求出现结构性变化。在此背景下，各国加紧研制动力船。

  事实上，全球很早就开始研究氨充当燃料的潜力。美国国家航空航天局于1960年代就将氨燃料用在超音速喷射机上，也将一些汽车改装成由氨燃料驱动。中国、日本、澳大利亚等国近年来也都相继推出氨燃料电池研发项目。

  去年底，中国船舶工业集团下属事业单位上海船舶研究设计院18万吨氨燃料散货船，取得了英国劳式船级社的原则性认可(AIP)，该船型全程采用氨燃料推进，满足主机零碳排放要求。

  今年初，马来西亚国际船运有限公司、韩国三星重工、英国劳埃德船级社和德国船机制造商曼恩能源解决方案达成合作意向，将在未来3—4年进行内氨燃料油轮联合开发项目，助力航运业迈向低碳化未来。

  日本邮船(NYK)联手日本造船联合(JMU)和日本船级社(NK)共同开发氨气作为船舶燃料的应用和液氨运输船。日前，三家公司签署了联合研发协议，将合作商业化一艘以氨气为主要燃料的氨动力氨气运输船(AFAGC)，以及一艘氨气浮式储存再气化驳船(A-FSRB)。

  船用发动机制造商曼恩(Man Energy Solutions)正在制造一台二冲程氨动力发动机，计划在2024年前完成。公司发言人Peter Kirkeby表示：“我们正真看到市场对氨燃料的兴趣很大，尽管存在挑战。预计第一艘氨动力船将是运送氨化肥的现役油轮。”他预计氨气的价格将与液化石油气、液化天然气或甲醇等其他替代燃料差不多。

  芬兰船用发动机制造商瓦锡兰、挪威海工船东Eidesvik以及挪威国有能源公司Equinor正在合作研发一艘以氨燃料电池为动力、可完成远距离航行的零排放大型船舶，预计最早将于2024年下水，届时将成为首艘航行于公海的商业化氨动力船。

  减少温室气体排放是航运业的一个重要事项。根据IMO设定的目标，到2050年，航运业温室气体年排放量将比2008年减少50%以上。IMO秘书长林基泽(Kitack Lim)认为，IMO的雄心只有通过技术创新的研发应用和引进替代燃料才能实现，这意味应尽快运用低碳排放或零碳排放燃料。