航運業能源轉型加速,三大燃料“分天下”?
2024-10-29 19:26:44
來源:中國船舶報
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我有話要說
近日,DNV船級社發布了《2024年能源轉型展望》報告,報告中針對氨、電子燃料(E-fuel)、生物燃料等多種新燃料未來的需求情況進行了預測。報告指出,到2050年,受脫碳政策和船舶能效的影響,航運業對能源的需求預計只會小幅度增長,從2023年的13艾焦(EJ)/年增長到2050年的14EJ/年。
據中國船舶集團經濟研究中心翻譯,該報告認為,從2024年開始,以石油為基礎的燃料占比開始下降,逐漸轉變為低碳零碳燃料。DNV預計到2050年,航運業氨燃料占比將達到24%,以電制甲醇為主的電子燃料占比將達到12%,生物燃料將達到11%。液化天然氣(LNG)和液化石油氣(LPG)燃料預計到2040年都將維持增長勢頭,但到2050年,由于無法進行深度脫碳,占比將會下降。
針對DNV發布的報告,中國船舶集團第七〇八研究所專家表示,基本贊同報告中關于氨燃料、電制甲醇、生物燃料的觀點,但考慮到各類替代能源有不同的優缺點,未來,替代能源的發展將多元化,趨向氨、甲醇、生物燃料“三足鼎立”的局面。此外,該專家預計到2050年,低硫油、LNG等傳統燃料仍將占半壁江山。
氨燃料,增長趨勢合理
該專家說:“到2030年,全球碳中和的航運燃料需求約為4800萬噸。”美國船級社(ABS)預計,2030年全球航運氨燃料將占未來船用燃料的3%,2040年約占16%,2050年約占35%。
該專家認為,這個增長趨勢是合理的。2023年全年,氨動力船舶訂單共有8艘,占所有新船訂單的1.1%;2024年上半年,共有14艘,占所有新船訂單的2.7%,從數據上看,呈增長態勢。
中國船舶集團有限公司旗下上海船舶研究設計院研發設計的氨燃料動力1400TEU集裝箱船(GREEN SEALION 1400)
“氨燃料在船上燃燒是無碳的,同時,它可以做到全生命周期無二氧化碳排放。更重要的是,從能源供給上看,氨燃料具有一定優勢。”該專家表示,綠氨燃料的合成主要來自氮氣和綠氫。其中,空氣中氮氣含量超過70%,供應有保證,綠氫由水電解得來,理論上無原材料限制。但由于現階段綠氫產量低且成本高,合成氨企業采用綠氫替代的意愿不強烈,限制綠氨發展的主要因素為綠氫的供應量和成本。
“目前看,制約綠氨量產的“瓶頸”在于綠氫的成本,一旦綠氫成本可接受,綠氨的產能將飛速增長。”該專家認為,可再生能源發電環節和電解制氫環節是影響綠氨成本的主要環節,各占綠氨總成本的40%;隨著風機和電解槽成本的降低以及綠氨規模的增加,2050年綠氨成本有望降至4500元/噸。當航運業的碳稅達到600美元/噸時,綠氨與傳統燃料相比就具備較好的經濟性。未來,隨著海上風電制氫成本下滑,就可以確保綠氨實現穩定、低價的供應,從而保證氨燃料供應的穩定性。
不過,由于氨氣具有一定毒性,在燃燒中還會排放氮氧化物,因此,氨動力船對船舶的尾氣后處理裝置有較高要求,船上涉氨區域的安保也非常重要。“此外,氨燃料還有一個致命缺點,就是其體積能量密度高,是低硫油的3倍,存在一定的貨艙損失,這也是船東需要考慮的問題。”
甲醇燃料,成本才是關鍵
“甲醇在船端技術上沒有問題,其常溫常壓儲罐的存儲模式很友好,即便甲醇存在一定毒性,也是可以接受的。”該專家說。
但從數據上看,未來甲醇的接受度存在一定局限性。2023年,甲醇動力船舶新船訂單量為113艘,占所有新船訂單量的8.5%;2024年上半年,甲醇動力船舶新船訂單量為25艘,占所有新船訂單量的4.5%,從數據上看,呈下滑態勢。就連曾經堅定選擇甲醇的馬士基集團,都在今年選擇訂購LNG動力船。該專家認為,這主要是因為馬士基集團尋找了一圈發現,綠色甲醇的成本太高,且達不到穩定的供應。據悉,甲醇協會預測的綠甲醇成本最大為1.12萬元/噸,馬士基集團營運的第一艘甲醇動力船加注的綠甲醇約為1.7萬元/噸。
該專家指出,供應和成本是影響綠色甲醇“打入市場”的兩大重要因素。
中國船舶集團旗下廣船國際有限公司自主研發建造的甲醇雙燃料動力化學品/成品油船
綠色甲醇需要氫氣和二氧化碳,其中二氧化碳的來源,主要是空氣中捕獲和生物質的燃燒(如農業廢棄物、玉米秸稈)等。“空氣中的二氧化碳存量不多,從中捕獲用以供應從成本上看不太現實。而生物質存在保供問題,無法實現大量供應。”該專家表示。
業內人士認為,受認證體系嚴格、技術裝備不成熟等因素影響,綠色甲醇的生產成本仍處于較高水平,相比傳統灰色甲醇經濟性較差,在環境效益未能有效體現的條件下,高昂的成本影響了航運企業轉型綠色甲醇燃料的積極性。
生物燃料,供應難題待解
目前,B24船用生物燃料由24%的生物柴油和76%的重油(HFO)進行物理調和而成,具有可再生、清潔和安全三大優勢,可以減少約20%的碳排放。
該專家表示,生物燃料在制備技術上是相對成熟的,船端應用B24無需改裝主機。從技術水平來看,第一代生物燃料(利用食用作物或植物油制造的乙醇或生物柴油)技術已經相對成熟和商業化。第二代生物燃料(利用非食用作物或廢棄物制造的高能量密度的先進生物燃料,如生物航空燃料等)技術仍處于試驗和示范階段,但具有更高的能源效率和環境效益,且不與食品作物競爭資源。
“但生物燃料最大的問題在于原材料供應不足,量產難以保證;成本往往高于化石燃料,難以與之競爭。”該專家介紹,生物燃料的資源分布不均衡,其來源主要是農業廢棄物、林業廢棄物和城市垃圾等,這些資源的分布受到地域、季節和氣候等因素的影響,其產量和質量難以保證。同時,由于食品作物和能源作物之間的競爭,以及原材料的運輸和儲存等環節的費用,生物燃料的成本也不存在優勢。未來,需要開發更多種類和來源的原材料,提高原材料的利用率和轉化率,降低原材料的價格和波動。
該專家指出,目前多國政府還在加速推廣生物航空燃料的使用,在生物燃料本就得不到穩定供應的前提下,航空生物燃料進一步搶占原材料,讓未來的船用生物燃料市場,更存在了一定局限性。