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根据克拉克森的数据,2020年全球航运业排放二氧化碳(CO2 )约8.1亿吨,船队排放量较2008年下降约21%。这是航运业通过降低船舶航速、引入现代型环保船舶等举措取得的初步成效。干散货运输巨头Klaveness的一项研究显示,2008—2020年,船舶降速和能源效率等提升措施已使典型巴拿马型船的碳排放量减少约30%(相当于每年减少约10吨CO2当量,见图)。
但是,由于全球气候形势日益严峻,航运业承担着继续降低CO2等温室气体排放的重任,而包括国际海事组织(IMO)在内的各大行业机构也在力促航运业加快碳减排进程。6月下旬,欧盟则进一步提议把航运业纳入其碳排放交易体系,并希翼航运业从2023年起为往返于欧盟港口之间的船舶飞行支付碳排放费用。
2008年以来的新造船几乎都是电推主机,这将促使单船能源消耗减少约10%。同时,一些船舶通过加装风帆、球鼻艏改造、加装螺旋桨桨毂鳍等方式降低能源消耗并减少CO2等温室气体的排放。此外,在船舶上加装太阳能光伏系统以提供船舶照明电源也成为一种降低能源消耗的重要方式。但Klaveness的研究表明,2010年以来业界探索的主要温室气体减排方式难以带领航运业实现减排的“终极理想”,能源转换几乎成为必然之路。
LNG等清洁能源
在进入业界视野的主要可转换燃料中,当前受青睐度最高的是液化天然气(LNG)。此外,甲醇、二甲醚、乙醇以及液化石油气(LPG)等也进入航运业减少温室气体的候选名单之中。
但让业界有所疑虑的是,目前广泛使用的LNG或甲醇作为燃料均有一定比例的CO2排放,无法以其追寻“零碳”的“终极理想”。更为理想的生物燃料在生产和运输中也会产生CO2,而且作为其主要原材料之一的废弃食用油的供应量并不充足。
也有专业人士指出,生物LNG可以达到更好的温室气体减排效果。由“灰色”甲醇(将甲醇生产过程中产生的CO2排向大气)向“蓝色”甲醇(将甲醇生产过程中产生的CO2捕捉)的转变将进一步减少排放,再向“绿色”甲醇(甲醇由生物质原料直接获得,或使用捕捉封存CO2与“绿”氢反应获得)转变便可实现“终极理想”。据了解,马士基在订造甲醇双动力集装箱船时也意在使用“绿色”甲醇,以便未来实现“碳中和”。
氢基燃料
与马士基的理念类似,业界也在研究通过“绿”氨(NH3)等燃料实现零排放。
尽管氨作为燃料在船上的实际应用仍处起步阶段,却是航运业走向“终极理想”最具潜力的燃料。首先,氨是氮与氢的化合物,由于不含碳,因此在用作船用燃料时不会排放任何CO2,这创造了“零碳”推进的可能性。其次,从能量密度来看,氨的体积能量密度与甲醇相似,约为传统化石燃料的1/3,从而使得氨燃料在船上存储具有相对经济可行性。第三,氨的液化需要较少的冷却,在常压下-33°C左右,或者常温在1MPa左右即可成为液态,便于存储和运输。
但不可忽视的是,氨是一种有毒物质,并且对某些金属材料存在腐蚀性,这较传统船用燃料而言更加危险。此外,氨燃烧时会排出具有刺鼻恶臭的一氧化二氮,该物质也是较强的温室气体,这也是在技术上需要解决的问题。
绿色电能
无论是氨,还是氢在未来作为船用绿色燃料方面的应用,都离不开一个“电”的概念,这一切还要从“绿”电开始。
有专家表示,在当前全球主要依赖化石能源发电的背景下,岸电来源“绿色化”才能真正促进CO2的减排。近年来,全球有多个港口正通过将风电、光伏电等引入岸电系统实现真正的绿色岸电供应。不久前,天津港从山西省河曲飞龙泉风电场、交口祝源光伏电站等50家风电及光伏发电企业采购的电能已输送至天津北疆港区智能化集装箱码头的岸电设施上。
电能对于航运业走向“碳中和”意义重大,前文所提及的“绿色”甲醇、“绿”氨以及“绿”氢无一例外需要电解水获取氢基。也就是说,电能的供应、尤其是绿色电能的充足供应是航运业实现“终极理想”的必由之路。
从当前新船订单的燃料选择中可以看到,传统燃油仍是主流,LNG与燃油双燃料在增多,选择设计可改装的也有一些。在走向“终极理想”时,航运业总体仍表现为无措。尽管没有“灵丹妙药”,航运业也必须在探索中走下去。除了燃料上的抉择,时下更多船东仍然选择以降低航速、利用各种措施提升船舶能效等方式降低CO2排放。在提升船舶能效的措施方面,数字化应用正给予船东更多助力,船舶大型化也成为提升单位运能的有效方式。
在实现远期目标上,CO2捕捉或将成为一种替代方案。但从目前的技术上看,这也同样是一条漫长而曲折的道路。
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(来源:中华航运网,责编:浙江船协编辑部)