甲醇VS綠氨，誰是清潔航運(yùn)燃料的未來？

撰文 ｜ Penn；編輯 ｜ 郭郭

→這是《環(huán)球零碳》的第271篇原創(chuàng)

承擔(dān)全球80％貿(mào)易運(yùn)輸任務(wù)的航運(yùn)業(yè)，如今正面臨更為嚴(yán)苛的“脫碳”考驗。航運(yùn)業(yè)如何實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型、助力“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)備受各界關(guān)注。

國際海事組織（IMO）2020 年的數(shù)據(jù)顯示，全球航運(yùn)業(yè)在二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等溫室氣體的排放每年已超過10 億噸。其中，二氧化碳的排放占據(jù)絕對主導(dǎo)，達(dá)98％。航運(yùn)業(yè)的碳排放占全球人為活動排放總量的比重已逼近3％。

IMO 預(yù)警，如果控制措施不及時落實(shí)，預(yù)計全球船舶碳排放量在2050 年將飆升150％～250％，占比增至18％。

航運(yùn)業(yè)減排成效的核心在于可替代燃料的生產(chǎn)和供給，即清潔燃料的布局。

對于短距離、點(diǎn)對點(diǎn)或休閑劃船，基礎(chǔ)設(shè)施、電力或持續(xù)時間不是關(guān)鍵因素，于是出現(xiàn)了多種選擇，例如輕型電池和氫燃料。一旦涉及更長的距離和全球運(yùn)輸，就需要能量密度比較高的燃料。

但哪一種燃料會成為未來主流，是廣泛被看好的綠氨，還是目前正在興起并被很多船東使用的甲醇，卻爭議很大。

01 航運(yùn)巨頭押注甲醇

自從世界上第一艘甲醇動力改造渡輪“Stena Germanica”于2015 年開始投入運(yùn)營，國際上就掀起了一股研發(fā)甲醇燃料船的浪潮，并取得不錯進(jìn)展。

6月20日，我國首制甲醇雙燃料動力綠色船舶在中國船舶集團(tuán)旗下廣船國際交付離廠。4．99萬噸甲醇雙燃料化學(xué)品／成品油船首制船由廣船國際自主研發(fā)建造，配備了世界領(lǐng)先的甲醇雙燃料驅(qū)動系統(tǒng)，最高可減少75％的碳排放、15％的氮排放和99％的硫及顆粒物排放。

這標(biāo)志著中國已熟練掌握甲醇雙燃料動力船舶的建造技術(shù)，也為甲醇燃料助力全球航運(yùn)業(yè)低碳轉(zhuǎn)型添了把火。

對于船用綠色燃料的選擇，航運(yùn)巨頭丹麥馬士基公司（Maersk）一直是甲醇燃料的忠實(shí)支持者。2021年馬士基航運(yùn)公司選擇對氨、甲醇、生物柴油以及木質(zhì)素等4 種燃料進(jìn)行研究測試，并宣稱將于2023 年啟用以甲醇為燃料的支線集裝箱船。

2021年7月，馬士基在現(xiàn)代尾浦造船訂造了1艘3500TEU碳中和甲醇動力集裝箱船，成為全球首家訂造零碳集裝箱船的航運(yùn)公司。同年8月，馬士基在韓國現(xiàn)代重工下單訂造了8＋4艘16000TEU級甲醇動力集裝箱船，這是全球首次搭載甲醇燃料動力發(fā)動機(jī)的大型船舶，4艘備選訂單在今年年初確認(rèn)生效。

近日，馬士基已與韓國三家船廠開始洽商新的甲醇動力系列船舶建造項目，預(yù)計建造8＋4艘，訂單規(guī)模22億美元。如果加上此次計劃訂造的12艘16000TEU甲醇動力船，馬士基的甲醇動力集裝箱船手持訂單數(shù)量將擴(kuò)大到25艘。

此外，今年馬士基還與中集安瑞科、歐洲能源、綠技行（上海）等六家公司建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，旨在采購綠色甲醇。此舉最遲將于2025年把全球綠色甲醇年產(chǎn)能提升至73萬噸，并幫助馬士基獲取遠(yuǎn)超首批 12 艘新型集裝箱船所需的綠色甲醇。

一直以來都是選擇投資液化天然氣（LNG）動力船的達(dá)飛輪船首次嘗試投資甲醇動力集裝箱船，成為繼馬士基航運(yùn)之后第二家建造甲醇動力船的集運(yùn)巨頭。6月3日，達(dá)飛集團(tuán)在其2022年第一季度業(yè)績報告中透露，將訂造6艘15000TEU甲醇雙燃料船，這是達(dá)飛輪船首次訂造甲醇動力集裝箱船，也是全球第二份甲醇動力萬箱船訂單。

02 綠氨與甲醇的優(yōu)劣對比

新型船用燃料主要分為兩類：氨和氫等零碳燃料，以及凈零碳燃料，后一種主要以甲醇為主。

甲醇燃料船能登上航運(yùn)舞臺并呈快速發(fā)展勢頭，與甲醇作為船舶動力燃料的優(yōu)勢不無關(guān)系。

甲醇不含氮氧化物和硫，無色、易燃、易儲存，由可持續(xù)生物質(zhì)（通常稱為生物甲醇）或通過可再生能源由二氧化碳和氫氣制成的可再生甲醇是一種超低碳化學(xué)品。據(jù)甲醇研究所統(tǒng)計，與常規(guī)船用燃料相比，甲醇最多時可減少25％ 二氧化碳排放（可再生甲醇減少的更多），減少高達(dá) 80％ 的氮氧化物排放，并完全消除硫氧化物和顆粒物的排放。

甲醇通常條件下為液體，不需要低溫儲存和絕熱，不僅安全性比LNG 高，而且比較容易獲得，價格與低硫燃油相差不大。隨著船用車用的推廣應(yīng)用，2020年全球甲醇產(chǎn)量已達(dá)到1 億噸，10 年間翻了一番。目前，全球已有122 個港口可以加注甲醇燃料。在建造、運(yùn)營成本上，甲醇動力船造價比同規(guī)格LNG動力船低22％，比同規(guī)格燃油船舶造價高出約10％，但可免征柴油碳稅每噸二氧化碳250 至450 美元。

清潔能源金融服務(wù)商Longspur Research日前發(fā)布最新報告《甲醇和航運(yùn)》，從減排能力、能源密度、成本、易用程度四方面對比不同船用燃料，因甲醇技術(shù)成熟、基礎(chǔ)設(shè)施改造難度小費(fèi)用低、使用安全、加注便利、成本低，被綜合判定為目前海事業(yè)船用綠色燃料的最佳選擇。而事實(shí)上，甲醇也正在迅速發(fā)展成為最可行、排放較少且成本最低的一種船用燃料替代品。

跟甲醇相比，綠氨是另一種被業(yè)界看好的航運(yùn)燃料，主要原因是氨在燃燒時不會排放二氧化碳，所以成為關(guān)注的焦點(diǎn)。但船舶運(yùn)營商通常不想使用氨，因為它是有毒的。

液態(tài)氨的優(yōu)點(diǎn)是，不僅在體積上的能量密度更高（運(yùn)輸?shù)淖钪匾笜?biāo)，為 3．5kWh／l），而且氨的儲存與運(yùn)輸要比液態(tài)氫（－253度）、液化天然氣（－163度）在技術(shù)方面要容易，所以在運(yùn)輸和儲存方面更具有能效性和優(yōu)勢。氨不像重質(zhì)燃料油那樣能量密度高，但對于船上儲存來說是可以接受且經(jīng)濟(jì)可行的。與氫氣相比，氨具有更高的存儲能力。

氨也是一種廣泛交易的商品，氨市場已經(jīng)存在一個全球分銷系統(tǒng)，它是一種價格透明的全球商品，在當(dāng)前工業(yè)界具有較大的產(chǎn)量和穩(wěn)定的供應(yīng)。100 年來，航運(yùn)和陸上工業(yè)一直將氨作為散貨處理。這一經(jīng)驗可用作制定安全法規(guī)和確保氨得到安全處理的必要程序的基礎(chǔ)。

不可否認(rèn)的是，氨燃料對人體存在一定毒性，對部分金屬具有腐蝕性，而且燃燒時會產(chǎn)生氮氧化物排放，所以在船舶應(yīng)用上還面臨著輸送、存儲、后續(xù)處理和燃燒控制等方面技術(shù)挑戰(zhàn)。其實(shí)，從技術(shù)角度來看，氨是安全的，只是人們對氨的看法需要改變，才能被接受為燃料。如果找到了處理安全問題的良好解決方案，這將徹底改變局面。

盡管存在一些缺點(diǎn)，但在確保嚴(yán)格的防止泄漏條件下，氨作為綠色船用備選燃料具有很高的潛力，因此在全球航運(yùn)業(yè)中也越來越受歡迎。除了 MAN Energy Solution 努力生產(chǎn)第一艘以氨為燃料的油輪之外，還有一些項目正在進(jìn)行中。芬蘭的瓦錫蘭計劃開始在挪威斯托德的船用內(nèi)燃機(jī)中測試氨，挪威船東Eidesvik 正和瓦錫蘭合作將一艘LNG 雙燃料海工輔助船改裝為使用氨燃料發(fā)動機(jī)的船舶，計劃于2023 年完工。屆時，這將是全球首艘航行于公海的商業(yè)化氨燃料動力船。

針對氨，國際能源機(jī)構(gòu)（IEA） 發(fā)表的《2020 能源展望》報告顯示，預(yù)計到2060 年將有60％ 以上的新船使用氨或氫燃料。由阿法拉伐、哈夫尼亞、哈爾多·托普索、維斯塔斯和西門子歌美颯共同發(fā)布的報告認(rèn)為，氨有潛力能夠為未來全球30％ 的海上船隊提供動力。

要真正實(shí)現(xiàn)氨燃料船舶規(guī)模運(yùn)營，打破技術(shù)層面制約還不夠，包括燃料生產(chǎn)供應(yīng)、加注配套設(shè)施等在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈暢通，以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范完善同樣重要。這些因素直接影響氨燃料的船用經(jīng)濟(jì)性和推廣效果。

03 也許多元化才是出路？

對航運(yùn)業(yè)而言，船舶未來燃料的選擇正在成為新的決定性因素。從目前市場關(guān)注的眾多選項來看，還沒有任何一種燃料能夠完全替代傳統(tǒng)能源，各種新型燃料從生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸、加注等環(huán)節(jié)都各有優(yōu)缺點(diǎn)。

專業(yè)航運(yùn)信息咨詢平臺信德海事的負(fù)責(zé)人陳洋表示，沒有一種可替代燃料是“完美”的。雖然LNG 在燃燒過程中能大幅降低硫氧化物排放，但依舊會產(chǎn)生二氧化碳排放，因此，LNG 被認(rèn)定為船舶減排的一種關(guān)鍵過渡燃料。未來中短期內(nèi)，在全球船隊完全轉(zhuǎn)向可再生零碳燃料的過渡階段，LNG燃料無疑將持續(xù)扮演重要角色。

氫能源的利用被認(rèn)為是全球未來可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢，業(yè)界也正圍繞氫燃料在內(nèi)河和近海船舶上的應(yīng)用開展試點(diǎn)研究。不過，由于能量密度、成本、安全、加注體系等方面的不利因素，氫燃料中短期內(nèi)應(yīng)用到大型遠(yuǎn)洋船舶上的可能性不大。

鑒于LNG燃料減排潛力在中長期上的不足以及氫燃料在能量密度等方面的劣勢，船舶領(lǐng)域呼聲最高的替代燃料是氫基衍生燃料氨和甲醇。兩者相比各有優(yōu)劣，氨燃料具備無碳優(yōu)勢且成本略低，但氨燃料泄漏會產(chǎn)生有毒氣體，且氨燃料燃燒利用率并不高；甲醇則具備技術(shù)過渡較成熟、法規(guī)明確、基礎(chǔ)設(shè)施改造難度小費(fèi)用低、加注便利等優(yōu)勢，但是值得注意的是，對甲醇在火災(zāi)危險性、對人體毒性、腐蝕性方面的風(fēng)險仍需重點(diǎn)關(guān)注。

不管是甲醇還是氨，作為燃料，都需要在生產(chǎn)制備時來自可再生能源，也就是說來自綠色甲醇和綠氨，才對航運(yùn)業(yè)脫碳有意義。

正如國際可再生能源署（IRENA） 報告《到 2050 年實(shí)現(xiàn)航運(yùn)業(yè)脫碳的途徑》認(rèn)為的，最適合國際航運(yùn)的可再生燃料是甲醇和氨，但需要來自先進(jìn)的生物燃料和綠色合成燃料。而從船東的角度來看，靈活性對于最大限度地降低財務(wù)風(fēng)險和運(yùn)營中斷也至關(guān)重要。

未來，多種可替代燃料將百花齊放，共同助力航運(yùn)業(yè)減排。

（參考文獻(xiàn)詳見閱讀原文）

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       原文標(biāo)題 : 環(huán)球零碳 | 清潔航運(yùn)燃料的未來：甲醇還是綠氨