當前,全球航運業正大力推進綠色替代燃料應用。相比傳統燃料,可再生甲醇在生命周期評估(LCA)中可將溫室氣體排放量減少高達95%,且作為常溫液體燃料,相比LNG、氨、氫等更具安全性,已成為航運業未來新型綠色燃料的一種發展方向。
今年3月,中遠海控與中遠海運重工簽署了2艘13800TEU和2艘20000TEU現有集裝箱船甲醇雙燃料改造合同,這是全球首例同時進行MAN主機和WARTSILA副機雙燃料改造項目。
而此前,中遠海運集團下屬主營船隊已簽訂多艘甲醇燃料船舶建造訂單,包括中遠海控4艘在建16000TEU和12艘24000TEU甲醇雙燃料動力集裝箱船舶;中遠海運能源簽訂3艘11.4萬噸阿芙拉型綠色甲醇雙燃料原油運輸船、2艘巴拿馬型甲醇Ready原油船以及1艘MR型甲醇Ready成品油/原油船建造合同;中遠海運散運訂造了兩艘32.5萬噸甲醇雙燃料動力大型礦砂船,其首制船預計于2026年第四季度交付運營,屆時將成為全球最早實際投入運營的大型甲醇雙燃料動力礦砂船。
根據克拉克森(Clarksons)出示的一份分析報告顯示,2023年全球新造船訂單中,共有539艘船舶采用替代燃料,總噸位占當年所有新造船訂單的45%,其中包括130艘甲醇動力船,總噸位約占總訂單量的13%,僅次于液化天然氣(LNG)動力船。
2023年以來甲醇燃料船訂單增速已超過LNG動力船,甲醇已成為船舶未來燃料的重要選項。
甲醇是如何走進人們視野的?
2020年以來,“脫碳”成為全球經濟發展無法繞行的話題。航運業也對未來燃料選擇進行了積極研究,包括氫、氨、甲醇、LNG、電能等多種能源形式都得到了航運業的廣泛關注和大膽嘗試。
在2023年7月舉行的海洋環境保護委員會(MEPC 80)會議上,國際海事組織(IMO)通過了《IMO2023年船舶溫室氣體減排戰略》,該戰略為國際航運業的溫室氣體減排工作設定了新的愿景目標及指標性校核點。
在《IMO2023年船舶溫室氣體減排戰略》的指引下,IMO發布并實施了很多航運相關低碳政策,推動航運業溫室氣體減排,促進全球可持續發展目標的實現。
甲醇燃料的主要特性
甲醇(Methanol)又稱羥基甲烷,因在干餾木材中首次發現,故又稱“木醇”或“木精”。甲醇為無色透明液體,有刺激性氣味。沸點為64.7℃,常溫下呈液態。作為燃料,甲醇燃燒后會形成水與少量的二氧化碳,二氧化氮等顆粒物幾乎沒有。使用甲醇燃料的發動機燃燒也更充分,幾乎不產生積碳。熱值上,2升甲醇等效1升異辛烷(可以看成100號標準汽油)。
與航運業的傳統燃料及其他替代燃料相比,甲醇在SOx、NOx以及可吸入顆粒物(PM)方面減排方面效果顯著,僅次于目前炙手可熱的氫與氨。從全生命周期考慮,通過綠色方式(生物質或綠色電制)制取甲醇,在減碳效果方面幾乎與氨和氫具備同樣的效果。
中國船燃牽頭發起的《船用甲醇燃料水上加注規程》《船用甲醇燃料》兩個團體標準于2023年9月25日在第十五屆國際交通技術與設備展覽會上召開發布會正式發布。
甲醇具備明顯優勢的方面是:甲醇在常溫下呈液態,這與液氫(-253℃)、LNG(-162℃)、LPG(-42℃)、液氨(-33℃)等需要低溫或者極低溫才能保持液態的燃料相比,在儲運及建設加注網絡方面將具備無以倫比的優勢。
在航運界比較關心的能量密度和所需倉容方面,甲醇的質量能量密度和體積能量密度都比較低,與燃油比較,甲醇提供相同能量所需艙容是燃油的2.27倍(LNG所需艙容為燃油的1.6倍,氫為4.2倍),但與氨、氫相比,可以常溫儲存。
甲醇燃料的生產現狀
目前工業上主要采用一氧化碳、二氧化碳加壓催化氫化法合成甲醇,天然氣、煤、焦炭、煤層氣、石腦油、重油等都可以成為制取甲醇的原料。
我國是全球最大的甲醇生產國,也是最大的消費國。2023年,我國甲醇產能達到10131.5萬噸/年,產量約8424萬噸,表觀消費量為9334萬噸,進口量為1455.9萬噸,進口量創歷史新高。預計2024年,國內甲醇需求大概率穩中有升。中國已成為全球上最大的甲醇生產國和消費國。
2023年9月20日,中國遠洋海運集團有限公司、上海國際港務(集團)股份有限公司、國家電力投資集團有限公司、中國檢驗認證(集團)有限公司,共同簽署了《關于開展綠色甲醇產業鏈建設合作備忘錄》。標志著國內首個涵蓋生產、運輸、加注、認證等各個環節的船用綠色甲醇全產業鏈項目,已進入實際建設階段,為航運業的新能源應用和綠色轉型,開啟了嶄新的篇章。
2023年12月29日,中遠海運國際香港、上港能源、吉電股份成立綠色甲醇合資公司。新合營企業專注于包括綠色甲醇在內的可再生燃料的投資平臺,將進一步服務船用可再生燃料布局與推動能源轉型。
從價格上看,目前綠氫制備的“綠色甲醇”供應還未成規模,再加上同等熱值相對于兩倍燃油的用量,成本會更高。
目前生產甲醇的工藝重要是天然氣制甲醇,還是會有二氧化碳的排放。目前業界普遍認為,用可再生能源產生的氫氣與綠色碳源反應生成的甲醇,才被稱為“綠色甲醇”。綠色碳源包括由秸稈、城市垃圾廢棄物等制取的二氧化碳。
甲醇作為未來替代燃料的前景
國際可再生能源署(IRENA)報告《到2050年實現航運業脫碳的途徑》認為的,最適合國際航運的可再生燃料是甲醇和氨。由于工業界還在努力攻克氨燃料的毒性、低熱值和加注等問題,使得甲醇正在迅速發展成為當下最可行、排放較少且成本最低的一種船用燃料替代品。
隨著氮氧化物減排技術的發展,與LNG相比,甲醇的“缺點”已有所減少;相反,使用LNG所需的高壓、超低溫維持設備的缺點正在凸顯。因為甲醇在一般的大氣壓和常溫下也能維持液體狀態,不需要低溫設備,很容易安全存儲和運順,對港口及船舶現有燃料供應相關基礎設施進行簡單的改造后即可采用,改裝和新造醇基燃料動力船比LNG更簡單也更便宜。
此前,清潔能源金融服務商Longspur Research發布的報告《甲醇和航運》,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,因甲醇技術成熟、基礎設施改造難度小費用低、使用安全、加注便利、成本低,被綜合判定為目前海事業船用綠色燃料的最佳選擇。(來源:中國遠洋海運報)
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