船舶“心脏”的绿色革命
时间:2023-08-03 20:45:16来源:中国水运报

日前,国际海事组织(IMO)在海上环境保护委员会第80届会议(MEPC80)上,通过了《2023年IMO船舶温室气体(GHG)减排战略》(简称“战略”),战略设置了两个“指标性校核点”:到2030年国际航运温室气体年度排放量,相比2008年降低20%以上,力争降低30%;到2040年排放量相比2008年降低70%以上,力争降低80%。

为了满足减排要求,班轮公司已制定减排战略,并采取多种措施,推进减排目标的实现。其中,使用低碳替代燃料,是当前班轮公司各种减排措施中采用最多的一种。


(资料图)

全球首艘双燃料甲醇动力集装箱船。 洋山港海事局供图

燃料的切换意味着船舶“心脏”发动机的更新。为了使船舶在航行过程中能够使用绿色燃料,班轮公司开始与船用发动机供应商携手,共同推进航运业加速脱碳进程。其中,曼恩能源方案集团(MAN Energy Solutions,简称“曼恩”)作为全球领先的船用低碳解决方案专家,已开始采取行动。

改装订单纷至沓来

近日,多家班轮公司与曼恩达成合作,开展集装箱船的发动机改装工作,以使集装箱船能够满足绿色燃料的加注和使用要求。

6月21日,全球领先的集装箱物流公司马士基宣布,将率先将旗下一艘正在运营、使用传统燃料的集装箱船,改装为甲醇双燃料动力集装箱船,从而使其能够在航行过程中使用甲醇燃料。马士基表示,改装项目预计将在2024年启动。为此,马士基与曼恩签署了船舶发动机改装项目协议。

曼恩首席执行官Uwe Lauber介绍,紧随马士基之后,还有一些船东也与曼恩签订协议,开展替代燃料动力船舶的改装项目。

7月7日,全球最大独立船东塞斯潘(Seaspan)宣布,和知名班轮公司赫伯罗特合作,与曼恩签订船舶发动机改装项目协议。根据协议,曼恩将为塞斯潘和赫伯罗特的船舶,提供15台发动机的改装解决方案,使这些船舶成为甲醇双燃料动力船。

塞斯潘执行顾问Peter Curtis对此表示:“我们相信,改装将是海运行业和相关企业减排计划中重要且必不可少的一部分。同时,这一解决方案也向行业提供了一种新的方式,用以延长现有船队运营寿命、实现燃料灵活性,并避免建造更多不必要的新船。”

对于海运行业而言,通过改装船舶发动机,将现有船舶使用的传统燃料切换为绿色燃料,这一改装计划的意义非同寻常,相信也会面临不小的障碍。

更换船舶的发动机组件,使其能够使用甲醇燃料航行,是一项相当复杂的任务。但这仅仅是改装过程中的一部分。无论是增加新的燃料舱,还是设置燃料准备室,以及配备燃料供应系统,都是绿色甲醇船舶改装工程的组成部分。

不过,对于拥有丰富产品组合和解决方案的曼恩而言,改装步骤的实施不是难题。

据了解,曼恩服务板块所提供的双燃料发动机改装项目解决方案,包含项目所有步骤,如可行性研究、初期研究、现场调查、工程方案、项目管理、发动机硬件供应及发动机调试、试航验证等。通过这一系列步骤,使用传统燃料的集装箱船,能够实现使用甲醇燃料。

密切沟通精准操作

发动机是船舶的“心脏”。发动机改装项目,可谓是船舶的一次大型“心脏置换手术”,也因此,发动机改装项目工程,需要密切沟通,才能精准操作。

Uwe Lauber表示,并不是所有的船舶都适合改装。不同的船舶,因其船型、船龄、船机和船体情况差异,改装成本各有不同,无法一概而论。因此,船舶改装项目需要船东、船厂和船用发动机供应商三方,在技术层面进行深入探讨,确认可行性。与船东保持沟通,了解船舶的真实情况,才能确定最终判断。

从成本方面考虑,单艘船舶的改装成本,通常需要同类型新造船价值的25%—30%。从技术基础设施方面测算,预计改装价格在1200万—2000万欧元。

这一庞大的改装成本,决定了项目启动前期可行性研究的必要性,也意味着船东方需要决定,是对船加以改装,还是等待1—3年后将船舶直接拆解处理。

而在决定对船舶“动手术”之后,“手术操作”也面临一系列挑战。Uwe Lauber认为,在整个船舶发动机改装项目过程中,面临的挑战主要来自两个方面。

一是项目所需时间节点的管理。对于集装箱船船东而言,使用替代燃料的方案有许多种,包括订造新船,改装现有船舶等。新船仅需在该船的建造过程中,将发动机安装其中即可;但改装船则需要已完成建造的船舶基础上,更换发动机,这一过程存在挑战。

Uwe Lauber进一步解释,改装项目既需要成本投资,也需要许多人员交流技术与知识,了解船舶改装项目并加以管理。船舶在进入船坞的那一刻,改装项目就开始启动了。因此,在船舶进入船坞之前,船东方、船厂方、船机供应方要制定整个改装计划,确保方案的缜密性,并在项目启动之后,保持紧密交流,了解项目时间表的分配,确保各重要节点不出现延误或纰漏。这一点至关重要。

二是项目参与人员的管理。改装项目一旦开始启动,在时间的安排上非常紧张,必须计算好项目的各个步骤,做好预案,保证整个项目按部就班、正常运转,避免项目过程中产生的问题对时间表的影响。因此,改装项目需要船东方、船厂方、船用发动机供应方三方,派遣最有经验的人员,并确保三方人员的交流及时、顺畅。

此外,项目管理对于船舶的改装成本,也存在重要影响。船厂的改装材料资源、船坞工期情况等因素,都会影响到改装价格。

不过,根据当前的市场状况,UweLauber更看好船舶改装项目。“当前船厂新船订单饱满,船舶交付时间也随之后延,新船造价持续走高。这些因素,会使更多的船东倾向于改装现有船舶。”

Uwe Lauber进一步解释说,对于班轮公司而言,无论是订造新船,还是改装现有船舶,最终目的都是为了实现航运脱碳。无论是新造船和改装船,使用的发动机都是一样的。从测算结果来看,最终达成的脱碳效果并无区别。

合力实现减碳目标

2020年9月,中国明确提出,力争2030年实现“碳达峰”和2060年实现“碳中和”的目标。“绿色”“低碳”是中国当前处于高质量发展阶段过程中的重中之重。基于这一背景,2022年年底,曼恩在中国推出全新“重之所趋、零碳未来”战略。曼恩希望,公司能够为合作伙伴和客户实现减碳目标,在各领域帮助合作伙伴实现减碳目标,助力实现碳中和。

对此,Uwe Lauber介绍说:“曼恩提供的技术和解决方案,能够帮助中国合作伙伴实现碳中和目标。”

基于“重之所趋、零碳未来”战略,曼恩提出,到2030年,为新造船的每个产品组合提供碳中和解决方案,为此,曼恩依托自身五大优势,实现减排和净零碳目标。

其中,使用绿氢和合成燃料,提供绿色发动机,改装发动机,提供碳捕集、利用与封存(CCUS)技术,可以从燃料供应、燃料使用、燃料切换、减少排放的角度,为航运业提供行之有效的解决方案。

Uwe Lauber认为,从技术层面来看,在船用发动机配套供应上,航运业不存在限制脱碳的瓶颈;燃料的可用性、港口加注等基础配套服务,才是航运业实现脱碳目标的关键。当前,班轮公司之所以选择将发动机改装为使用甲醇燃料,是因为相比其他燃料,甲醇燃料发动机系统改装不需要更换燃料舱,操作更为方便。

此外,Uwe Lauber也透露,除了向市场提供甲醇燃料发动机解决方案之外,目前,曼恩的研发部门也在测试液氨燃料发动机,预计2024年可以投入商业应用,2025年会推出氨燃料发动机的改装解决方案。

“对于航运业而言,无论是绿色甲醇、绿色甲烷,还是绿氨等燃料,都是可用选项。但这些燃料及加注服务,在全球范围内的供应有限,面临市场化挑战。”UweLauber表示。

基于行业需求,曼恩也在能源侧,加强布局。

一是投资绿氢生产。UweLauber介绍说,绿氢是曼恩采取战略发展的主要驱动力。曼恩已对旗下氢技术子公司H-TECSYSTEMS进行重大投资,旨在加快该公司向世界上前三名大型PEM电解槽生产商之一的转型步伐。

二是积极推广碳捕集、利用与封存技术,减少二氧化碳排放。据了解,当前航运业的二氧化碳排放量,仅占全球碳排量的3%。如果能将直接排放至空气中的二氧化碳加以收集、利用,那么就能从燃料生产环节,减少碳排放。

同时,二氧化碳也是甲醇生产过程中不可或缺的重要材料。生产甲醇过程中,二氧化碳与氢气的需求比约为4︰1。从目前航运业主流燃料——重油燃料的需求量加以换算,预计生产绿色甲醇所需的绿氢将达到1.8亿—1.9亿吨,需要的二氧化碳量预计将达到现有市场的6—7倍。

因此,同时具备碳捕集封存技术、绿电储能技术的曼恩,意味着具备了生产绿色电制甲醇所需的资源与设备。未来,曼恩考虑通过合作,为行业提供更多的绿色燃料。

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