海洋工業(yè)脫碳的必要性是毋庸置疑的。根據(jù)國(guó)際海事組織 （IMO） 的數(shù)據(jù)，從 2012 年到 2018 年，航運(yùn)業(yè)的總排放量增長(zhǎng)了近 10%，目前約占全球排放量的 3%。與其他一些運(yùn)輸部門不同，現(xiàn)有船舶推進(jìn)技術(shù)的替代方案并非完全非黑即白。對(duì)于短距離、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或郵輪，基礎(chǔ)設(shè)施、電力或持續(xù)時(shí)間不是關(guān)鍵因素——出現(xiàn)了多種選擇，例如輕電池和氫燃料。一旦應(yīng)用涉及更長(zhǎng)的距離和全球可操作性，就需要電池和純氫解決方案以外的能量密集型燃料。

MAN Energy Solutions 監(jiān)管事務(wù)經(jīng)理 Dorte Kubel 表示，新的船用燃料分為兩類，即氨和氫等零碳燃料，以及含凈零碳燃料。MAN Energy Solutions是一家跨國(guó)公司，生產(chǎn)用于船舶應(yīng)用的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪機(jī)械。作為德國(guó)汽車制造商大眾汽車集團(tuán)的子公司，MAN Energy Solutions 已經(jīng)為各種船舶應(yīng)用提供發(fā)動(dòng)機(jī)，例如天然氣、甲醇和現(xiàn)有碳?xì)浠衔铩Ｔ摴菊凇把芯繉弊鳛榱闾既剂现械氖走x” Kubel說(shuō)。

Kubel 在最近的 CIMAC TECH 演講中對(duì)可持續(xù)船用燃料的機(jī)會(huì)進(jìn)行了深入分析，題為“未來(lái)船用燃料：“水晶球”，CIMAC是國(guó)際內(nèi)燃機(jī)理事會(huì)，是一個(gè)非營(yíng)利性協(xié)會(huì)，也是大型發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的全球論壇。

甲醇是一種更廣為人知的燃料，羅爾斯·羅伊斯動(dòng)力系統(tǒng)公司技術(shù)管理和監(jiān)管事務(wù)總監(jiān)Daniel Chatterjee說(shuō)。甲醇可以在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒，也可以在燃料電池中燃燒。我們有所有可用的選擇——具有一定的能量密度。從我們的角度來(lái)看，這變得非常有趣，Chatterjee說(shuō)。不過(guò)，他承認(rèn)，從能量密度的角度來(lái)看，柴油很難與之競(jìng)爭(zhēng)。

1）長(zhǎng)距離船用燃料的最佳選擇

所有船用燃料都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。那么，長(zhǎng)距離海上運(yùn)輸?shù)淖罴堰x擇是什么——氨還是甲醇？Chatterjee 和 Kubel 在最近的 CIMAC TECH Talk 上對(duì)這兩種潛在的突破性船用燃料進(jìn)行了觀察。

氨的情況相對(duì)較強(qiáng)。氨是一種簡(jiǎn)單的分子，由三個(gè)氫原子與單個(gè)氮原子鍵合組成。重要的是，氨在燃燒時(shí)不會(huì)排放二氧化碳，這在考慮零碳燃料時(shí)迫使它成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。曼恩能源解決方案公司正在開發(fā)氨發(fā)動(dòng)機(jī)和支持系統(tǒng)。Kubel 說(shuō)，我們預(yù)計(jì)到 2024 年將開發(fā)出氨發(fā)動(dòng)機(jī)，并希望到 2025 年將其投入使用。公司是否會(huì)購(gòu)買它是另一個(gè)問(wèn)題。前提是有人愿意投資新技術(shù)。

盡管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但氨不是一種簡(jiǎn)單的燃料。雖然氨是碳友好的，但VDMA發(fā)動(dòng)機(jī)與系統(tǒng)董事總經(jīng)理兼CIMAC活動(dòng)主持人Peter Müller-Baum強(qiáng)調(diào)了一個(gè)事實(shí)，即船舶運(yùn)營(yíng)商通常不想使用氨，因?yàn)樗卸尽．?dāng)然，氨的毒性是一個(gè)主要問(wèn)題。2020 年1月，美國(guó)伊利諾伊州發(fā)生3000升氨泄漏事件，導(dǎo)致80人因胸痛、眼睛刺激、咳嗽和嚴(yán)重頭痛住院。

2）氨的新技能和安全程序

在船上處理氨將需要一套全新的技能和安全程序。Kubel說(shuō)，我們相信(克服安全問(wèn)題)是可能的，但這個(gè)問(wèn)題需要整個(gè)供應(yīng)鏈的合作。該行業(yè)需要合作并找到解決方案——從船舶設(shè)計(jì)師和運(yùn)營(yíng)商到港口基礎(chǔ)設(shè)施。安全問(wèn)題需要由國(guó)際海事組織進(jìn)行分類和監(jiān)管。

氨是一種交易廣泛的商品。100 年來(lái)，航運(yùn)和陸上工業(yè)一直將氨作為散裝貨物處理。這些經(jīng)驗(yàn)可以作為制定安全法規(guī)和必要程序的基礎(chǔ)，以確保氨得到安全處理。Kubel 說(shuō)，MAN Energy Solution 正在進(jìn)行各種危害分析，以在系統(tǒng)中建立必要的安全性，包括加油系統(tǒng)。

但是，沒(méi)有使用氨作為燃料的經(jīng)驗(yàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)中氨的燃燒也會(huì)導(dǎo)致更高的一氧化二氮 （NOx） 排放，需要額外的技術(shù)來(lái)控制海洋環(huán)境中的這種溫室氣體。

從技術(shù)角度來(lái)看，安全是有的，但讓人們感到安全同樣重要。對(duì)氨的看法需要改變，才能被接受為燃料。如果我們沒(méi)有得到世界范圍內(nèi)的認(rèn)可，就很難實(shí)施。Chatterjee說(shuō)，如果有人找到一個(gè)好的解決方案來(lái)處理安全問(wèn)題，它將徹底改變情況。

撇開安全問(wèn)題不談，一個(gè)關(guān)鍵的好處是氨市場(chǎng)已經(jīng)存在全球分銷系統(tǒng)，并且它是一種定價(jià)透明的全球商品。目前，80%的氨產(chǎn)量專門用于化肥行業(yè)。使用氨作為燃料需要大幅增加產(chǎn)量，一些人估計(jì)，如果30%的航運(yùn)采用這種燃料，目前的產(chǎn)量將需要近翻一番。

目前供應(yīng)的大部分是“灰色”氨——由天然氣中的氫氣制成，會(huì)產(chǎn)生二氧化碳排放。目前只生產(chǎn)少量的“綠色”氨。日本福島可再生能源研究所的試驗(yàn)工廠和英國(guó)牛津郡盧瑟福阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室的示范系統(tǒng)是兩家著名的工廠，每天生產(chǎn) 20-50 公斤。真正的零碳推進(jìn)需要轉(zhuǎn)向使用可再生能源制造的“綠色”氫氣的零碳氨。

替代燃料面臨的最大挑戰(zhàn)之一是與當(dāng)前化石燃料的能量密度相匹配。氨不像重質(zhì)燃料油 （HFO） 那樣緊湊，但對(duì)于船上存儲(chǔ)來(lái)說(shuō)是可以接受且經(jīng)濟(jì)可行的。與氫氣相比，氨具有更高的儲(chǔ)存能力，并且涉及的冷卻更少，而氫氣需要更復(fù)雜的冷卻設(shè)備。

盡管存在明顯的缺點(diǎn)，但氨似乎正在全球航運(yùn)業(yè)中受到青睞，除了MAN Energy Solution努力生產(chǎn)第一艘氨燃料油輪外，還有一些項(xiàng)目正在進(jìn)行中。芬蘭的瓦錫蘭公司計(jì)劃開始在挪威斯托德的船用內(nèi)燃機(jī)中測(cè)試氨，挪威能源公司Equinor已簽署協(xié)議，將維京能源供應(yīng)船轉(zhuǎn)換為無(wú)碳氨。

在 2021 年 3 月的新聞稿中，馬士基 A/S、船隊(duì)管理有限公司、吉寶離海、馬士基麥金尼穆勒零碳航運(yùn)中心、住友商事和雅苒國(guó)際 AS 宣布了一份諒解備忘錄，共同開展可行性研究，以建立在新加坡港提供綠色氨船的綜合供應(yīng)鏈。