在全球范围内,目前船舶运输使用了约3.2亿吨的燃料供应。在这些燃料中,又以柴油或重油为主。
柴油作为燃料,好处是便宜、易获得又可储存大量能量,但坏处是碳排放比较高。根据国际海事组织(IMO)数据显示,2022年全球航运业二氧化碳排放量超过10亿吨,碳排放占全球人为活动排放总量的比重已逼近3%。
国际海事组织对全球航运设下2050年船舶净零碳排目标,这意味着航运燃料必须寻找更清洁的替代燃料,或者更清洁的运输方式。
目前有几种替代方式成为备选方案,一种是航运的电动化,跟汽车一样,用锂电池取代燃油。但这只适合短途的旅游观光船,以及一些短距离的内陆航运,对于载量大、旅途长的海运,显然不适用。在长途海运中如果用锂电池,那需要很大很重的电池,占用空间太大,没办法携带足够的其他货物。这跟长途空运遇到的问题相似。
所以,利用清洁绿色燃料取代柴油是一个可行方案。但使用哪种绿色燃料,业界就存在不同的看法。有些主张用绿氢,但氢气的液化和气化,需要消耗大量能量,而且体积大,占用很大空间;有些主张用甲醇和LNG(液化天然气),这倒是一种不错的过渡期燃料,但甲醇和LNG燃烧也会排放二氧化碳,虽然比传统燃料低不少。
不过绿色甲醇来自捕获的二氧化碳和氢气的结合,即使有碳排放,也属于碳的循环利用。航运巨头马士基好像很看好绿色甲醇在航运脱碳中的作用。
还有一种航运燃料替代方案更受关注,那就是用绿氨取代传统化石燃料。
11月初,化肥生产商雅苒国际声称,其下属子公司打造的世界上第一艘几乎不排放二氧化碳的货船“Yara Eyde”号将于2026年启航,主要使用清洁氨作为燃料。
据悉,雅苒国际与其子公司雅苒清洁氨公司(Yara Clean Ammonia),再加上挪威集装箱船运营商北海集装箱航运公司共同建造这艘氨动力船。
看好氨作为航运燃料的不止雅苒国际,航运巨头马士基除了尝试绿色甲醇外,也对氨燃料有兴趣。
今年夏天全球最大的独立船东Seaspan就宣布其和马士基零碳中心一起研发了15000TEU的氨燃料集装箱船,并获得了ABS颁发的AiP。不过这艘船采用了双燃料发动机设计,可使用超低硫燃料油(VLSFO)和氨作为燃料。
全球最大集装箱航运公司地中海航运公司(MSC)也在试水氨双燃料。今年5月,MSC联合英国劳氏船级社和上海商船设计研究院,还有曼恩能源解决方案公司共同签署了一份谅解备忘录,为MSC氨燃料集装箱船的运营进行设计和准备。
这些探索,都为航运业的脱碳打开了新思路。
雅苒国际为何看好氨燃料
之所以选择氨燃料集装箱船并非一时兴起,跟这家公司的业务密切相关。
雅苒国际一家化肥巨头,化肥跟氨的关系紧密相连。氨是全球重要的商品,主要用于制造氮肥,全球大约五分之四的氨用于生产氮肥,如尿素和硝酸铵,氨支持全球约一半人口的粮食生产。
因为跟氨长时间打交道,对氨比较熟悉,雅苒国际已经走在了氨燃料加注的前头。
今年早些时候,将为“Yara Eyde”号提供氨燃料的氨加注初创公司Azane Fuel Solutions,收到来自挪威雅苒集团旗下Yara Growth Ventures 和 航运公司Navigator Holdings Ltd. 的540万欧元(约合570万美元)的投资,以开始建设第一批氨燃料加注设施。
目前雅苒正和北海货柜成立合资企业 NCL Oslofjord AS,目标是完全专注于氨运输,该合资企业也将成为全球第一家专门运营氨燃料动力箱船的航运企业。未来 Yara Eyde 将由 NCL Oslofjord AS 营运,已获得挪威气候与能源资助组织 Enova 的 370 万美元资助。
Yara Eyde号将在挪威奥斯陆和德国汉堡港之间航行。来源:雅苒国际
Yara Eyde号船航线相对短,将在奥斯陆、波尔斯格伦、汉堡和布莱梅港之间服务,最远距离是奥斯陆和汉堡间,约 818 公里。每年将使用约10,000吨氨,届时预计每周将在挪威装载约180吨氨。预计 Yara Eyde 每年可减少 11000 吨二氧化碳排放。
雅苒国际总裁兼首席执行官Svein Tore Holsether表示,希望这艘货船能够展示航运业在脱碳道路上的“可能性”,这艘船的二氧化碳排放量将比普通化石燃料驱动的船只少95%以上。
Holsether指出,现在是时候改变关于2040年和2050年脱碳方面的承诺了,我们现在的技术将被证明是可行的。
绿氨正成为新燃料
氨其实是相当常见的农用化学品,化学组成也不含碳,所以燃烧氨气不会产生一氧化碳或二氧化碳等含碳废弃物,也可以在内燃机中干净燃烧,只要妥善管理,避免产生一氧化二氮(笑气),它可以提供足够的能量来涵盖部分航线。
氨正在成为取代传统化石燃料的新燃料,国际航运业也正在把氨作为脱碳的主要燃料。而且,当氢能作为清洁能源正被各国开发利用的同时,氨可以作为氢能的载体,成为跨洲际贸易运输的商品。
这主要原因是氨与氢类似,两者可互相转换。氨相对氢的优势是在常压下以-33℃即可液化保存,不必储存在高压或低温罐中。它的能量密度比氢高,一罐氨气中的氢气比同一罐液态氢气中的氢气多50%。氨不仅运储成本相较于液氢低廉,也可利用现有肥料产业相关之基础建设,甚至也可利用天然气相关基础设施进行运输和储存。所以,近期利用氨作为氢气载体的呼声也日益增高。
氨的缺点是很难燃烧,所以目前正在开发专门的内燃机,预计将在2024年投入市场。中国有一家企业叫慕帆动?,是最早开始从事氢 / 氨 燃机开发布局的企业,未来大有潜力。
可以预见,在未来几十年里,氨作为氢气载体、作为固定发电和供热的燃料以及作为运输燃料,特别是在海运业,预计将开发出大量新市场。到2030年后可能会有更快速的增长。
图说;历史上氨市场需求 来源:IRENA
国际可再生能源机构预计,2030年后,能源市场的氨增长速度会更快。到2050年,在1.5℃的要求下,全球氨的需求量估计将达到6.88亿吨,是2025年预期需求量的三倍多。
但这种需求是建立在可再生氨(也就是“绿氨”)的生产之上,即用于生产氨的原料和能源都必须是可再生的(如生物质、太阳能、风能、水能、地热)。
然而,今天的合成氨几乎完全由化石燃料生产,造成约5亿吨的温室气体排放量,占总排放量的1%,占工业天然气需求的20%和工业煤炭需求的5%。
因此,过渡到可再生氨是至关重要的,以使化工、农业、能源和运输部门转向脱碳。此外,这将使氨的生产与天然气的定价和供应脱钩,有可能减少价格波动,提高能源安全。