DNV与MAN合作研究现有船队双燃料发动机改造实现预期减排
作者： 发布时间：2023年08月25日 浏览量：272 字体大小： A+ A-
海事行业的脱碳目标具有多重性和复杂性。DNV与内燃机设计公司MAN Energy Solutions的一项合作有助于实现这些目标，即研究如何对现有海上船队开展使用可持续燃料的双燃料轮机改造。
为了使航运业实现脱碳、以充分满足《巴黎协议》将全球升温限制在1.5℃以内的目标，需要采取全生命周期方法，也称为“从油井到尾气排放”视角。这促使海事行业以一种全面的方式评估航运排放，并使船东摆脱“从油罐到尾气”的方法，排放报告可以向上游延伸至燃料的生产。
“从油井到尾气排放”视角提升了现有船队的标准
虽然每年新交付的1500-2000艘二冲程船舶和750艘四冲程船舶采用了大量创新，但实现海上温室气体减排的最大挑战来自现有商船队，其中包括大约5.5万艘二冲程内燃机船舶和约3万艘四冲程内燃机船舶。
对现有船舶加以改造，使其能使用氨和甲醇等替代燃料，是海事行业实现预期减排的选择之一。但改造之路充满不确定性。
“除了提升能效和使用生物燃料，改造是帮助现有船队实现脱碳目标的另一选择”，DNV业务发展经理Christos Chryssakis表示，“但目前没有强制要求进行改造，因此实现该目标的未来时间表尚不明确。”
生物燃料供给有限，在海事行业无法大面积推广
目前，减少现有船队排放最直接的方法，是使用可持续生物燃料驱动的单一燃料轮机。包括脂肪酸甲酯（FAME）和氢化植物油（HVO）在内的部分生物燃料具备了“即用型”特性，这意味着它们可以与现有的化石燃料混合使用。这对于船东来说是一种有吸引力的选择，因为它提供了灵活的脱碳方式而无需大量的资本投资。
然而，生物燃料仍面临着不少关键挑战。尽管2022年是生物燃料消耗破纪录的一年，但消耗量在海事能源结构中所占的比例仅为0.1%。
“其他行业对生物燃料的需求很高，而供应却很有限”，Chryssakis指出，“这意味着海事行业可能很难获得所需的生物燃料数量，并且价格会很高。因此，目前看来生物燃料不太可能成为实现整个海上船队脱碳的灵丹妙药。”
理论上，生物燃料是现有船舶实现碳中和的理想方式，但供应数量不足。
改造船队是长期解决方案
由于目前生物燃料无法大面积推广，把大型船舶改造为使用双燃料轮机越来越被视为海事行业实现脱碳目标的方法之一。把单一燃料发动机改造为双燃料发动机后，船舶发动机可以在常规燃料的引燃喷射下，使用第二种可持续燃料。虽然这种传统燃料主要是传统化石燃料，船舶也可以使用可持续生物燃料或合成燃料。
双燃料改造已经用于将能源运输船的轮机转换为其运载的燃料，最常见的是液化天然气（LNG）和液化石油气（LPG）。这样通常可以减少约15-20%的碳排放，凸显了这两者作为过渡燃料的关键作用。然而，为了实现脱碳目标，还需要对全寿命周期内排放近零的燃料进行双燃料改造，例如绿氨、绿色甲醇和电化燃料。
大型船舶最适合改造
根据DNV和MAN ES的评估，二冲程轮机船舶的关键改造技术要求是电控轮机，缸径在50厘米以上并于2015年1月1日后进行海上试航。根据燃料类型不同，包括燃料储存和供应系统在内的改造成本为500万到1500万美元不等，根据经验来看，控制在新造船成本的25%以内才有经济可行性。
通常一艘最低建造成本在5000万美元左右的新船才适合这类改造。符合该标准的船舶包括5万载重吨以上的油船、16万载重吨以上的散货船以及7000标箱以上的集装箱船。在某些情况下，例如改为使用甲醇的船舶，成本可能会更低。而对于四冲程轮机，在8到15年前进行过海试的大缸径轮机船舶最适合双燃料改造。
“理论上现有全球商船队中，仅有不到10%的船舶适合改造”，Chryssakis说，“由于成本和不确定性，我们还没有见到这种情况，但可能会在未来五到十年间出现，特别是在2030年之后，届时法规将真正开始发挥作用。不过，很难预测其中会有多少真正实现。”
IMO的部分现行法规阻碍了船东开展双燃料改造
尽管一些国家推动IMO实现更大的雄心，目标是到2050年实现零排放，但该组织的部分法规阻碍了全球船舶快速、大规模地开展双燃料改造。改造倡导者最担心的是，为了使双燃料改造符合氮氧化物标准，需要对完全相同的电控轮机类型开展母型机测试。但相对较新的轮机技术如甲醇和氨，并不适用于所有的缸径尺寸，这意味着对于某些期望的双燃料轮机改造，通常无法获得测试母型机。
此外，部分老旧轮机型号例如使用重油（HFO）的轮机，不再适合新造船。这意味着哪怕船东想把HFO轮机改造为双燃料轮机，也无法获得新造船的母型机用于测试，因此根据现行IMO法规，改造变得异常困难。除非修改这一规定或者制订新的导则，否则改造的步伐将受到严重阻碍。
轮机改造也面临实际挑战
大规模轮机改造之路也面临其他诸多障碍。出于不同的商业优先事项考虑，有能力开展双燃料改造的船厂数量有限。如果改造需求很大，可能会导致产能问题。此外，这类项目的复杂性以及当前最佳实践的不确定性，也让船东和船厂面临潜在的巨额成本超支。替代燃料的成本高企也加大了船东对经济性的担忧。
“像氨和甲醇之类的燃料成本，对于希望减少温室气体排放但同时确保利润的船东来说是一大问题”，Chryssakis说，“目前，这类燃料的价格远高于传统船用燃料，船东在将大量资本支出用于改造项目之前，需要确保其租船人愿意支付新增的燃料成本。”
营运中船队的轮机改造面临挑战，因为改造既昂贵又复杂。
碳交易机制将消除价格差异
与传统燃料相比，替代燃料的高成本将通过欧盟计划于2024年实施的排放交易机制（ETS）得以解决，IMO也将在未来引入类似的碳定价机制。如果执行得当，将有助于消除新燃料与传统燃料之间的成本差异，让双燃料改造具备长期的财务吸引力。
船东也需要得到保障，即港口及加注设施将扩大基础设施规模，为改造后的轮机提供燃料。尽管这并非易事，却是关键的组成部分，需要港口、私人能源供应商和政府开展大规模投资。鼓励使用低碳燃料的法规如FuelEU Maritime，则有助于鼓励更高水平的投资，IMO将在未来实施类似标准。
需要所有利益相关方的投入
如果要成功克服所有上述问题以及尚未遇到的问题，需要时间、也需要一系列利益相关方之间的协作。
“需要扩大船厂产能并开发能力，以实际和有性价比的方式开展改造”，Chryssakis认为，“轮机制造商需要时间和资金来开发最优的双燃料解决方案。船级社需要尽可能多的信息来开发合适的双燃料改造框架，确保船舶运营持续满足最高的安全标准。”
所有这些都离不开坚实的法律框架，以及各国政府、IMO和其他监管机构的支持。最关键的是，海事行业还需要金融机构的支持，以获得开展这项艰巨任务所需的资金。不少绿色融资方案如波塞冬原则已经得到落实，应鼓励投资于双燃料改造项目。
双燃料改造是一项复杂而具有挑战性的任务。不过大多数利益相关方都认同，如果海事行业真的想要实现其脱碳目标，那么成功实现双燃料改造目标至关重要。
来源：国际船舶网
