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甲醇船用燃料:提速其商业化进程

   2020-07-04 船舶报船海装备网4500
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6月底,一个由欧洲海事研究和技术领先者组成的财团,正式启动Fastwater项目,以证明甲醇燃料可以使用在改装船舶和新建船舶上,实现航运过程中的“无化石燃料”目标。


该项目旨在联合发动机制造商、造船企业、海军建筑师、船东/运营商、港务局和海事局、船级社、燃料生产商和研究机构,共同加快中高速甲醇燃料发动机的商业化进程,同时在一艘港口拖船、一艘引航船和一艘海岸警卫队船上使用甲醇燃料,以证明该燃料可以在航运业中被广泛使用。

甲醇船用燃料:提速其商业化进程

近年来,由于合规燃料油运营成本不断上涨,乙醇、液化石油气(LPG)、甲醇等的替代能源的应用日益受到航运业的重视。在国际上,英国、瑞典等国家从2015年开始,就对甲醇用作大型船舶内燃机燃料进行了多次实践。业内人士表示,对船用发动机而言,甲醇是排放量最低、清洁可行的燃料。甲醇不含硫,尾气无腐蚀,同时,因为自身含氧,所以燃烧时需要空气少,氮氧化物排放少,且不需要脱硝处理。


可以说,甲醇为实现2030年和2050年可再生能源生产的碳减排目标提供了一条明确的途径。


实船试验的成功


2018年,国际海事组织(IMO)货物与集装箱分委会将甲醇/乙醇燃料船舶技术明确列为高优先项目,并制定完成了《甲醇/乙醇燃料船舶安全临时导则》。这是国际上首份鼓励船舶使用甲醇/乙醇作为动力系统燃料的技术规范性文件。


有了这份导则,醇类燃料在船舶上的应用就有了全球统一的技术依据和规则参考。


IMO认为,甲醇作为船用替代燃料,是一个可满足IMO 2020限硫令要求的方案。DNV GL在2018年4月发布的《替代燃料和技术——为了更环保的航运业》白皮书中,在对比各船用替代燃料后,亦提出了五大可替代燃料液化天然气(LNG)、LPG、甲醇、生物燃料、氢气,以及电池系统、燃料电池系统和风力辅助推进等三大系统。


在之后的2年里,欧洲多个国家集中火力,对甲醇燃料展开研究,并对其商业化推广进行探索。


刚开始,欧洲研究机构发现,在改良后的柴油机中有效使用甲醇不会遇到任何技术难题,同时,在较小的船舶上应用该项目不但可行,还能有效降低成本,同时确保达到现有的安全等级。


之后,在尝试将甲醇燃料使用到大型船舶的过程中,世界第一艘甲醇动力渡船“Stena Germanica”号的面世,再一次证明了甲醇的可行性。


“Stena Germanica”号是全球首艘使用甲醇作为船用燃料的船舶,入级英国劳氏船级社(LR)。“Stena Germanica”号于2015年年初在波兰Remontowa船厂被改造成能够使用甲醇燃料的渡船。该船长240米,可运输1500名乘客和300辆小汽车,改装了一台首创的使用多种燃料的瓦锡兰四冲程发动机,可以使用甲醇或者传统的船用燃料。2015年3月底,这艘渡船开始在瑞典哥德堡和德国基尔之间进行全球首次甲醇动力航行。


今年4月,芬兰技术公司Wrtsil、瑞典渡船公司Stena Line和加拿大甲醇供应商Methanex公司共同为“Stena Germanica”号庆祝5岁生日。


“Stena Germanica”号运营5周年,证明了甲醇燃料在“脱碳时代”的重要性。未来,以“Stena Germanica”号为突破口,越来越多的船舶将加入到甲醇燃料的队伍中,加速该燃料的商业化发展。


Stena Line首席执行官Carl-Johan Hagman表示,“Stena Germanica”号采用瓦锡兰提供的双燃料发动机,该双燃料发动机采用甲醇作为船舶主要燃料,同时也可使用船用轻柴油(MGO)作为备用燃料。


据Stena Line航运公司介绍,虽然甲醇的优势类似于LNG,但处理方法更为简便,而且对基础设施的要求也更加简单。


“甲醇作为海运燃料的使用在未来可能会增加,今后,高质量、可靠、智能的甲醇技术是其取得成功的关键。”Wrtsil的相关负责人表示。


6月29日,Stena Line宣布,启动2艘E-Flexer系列渡船的建造项目。这2艘渡船是Stena Line从Stena RoRo订购的5艘E-Flexer系列中的最后2艘,值得一提的是,这2艘船相比之前的3艘船,其舱室和床位增加了50%,载客量增加了30%,货运量增加了15%,且在航行中可使用LNG或甲醇燃料。


脱碳航运的动力


自“Stena Germanica”号推出5年来,全球甲醇燃料船的市场需求持续增长。甲醇已经成为一种全球可用的船舶燃料,在世界排名前100位的港口中,有超过88个港口可用甲醇燃料。


尽管过去数年中,LNG一直是替代燃料中的宠儿,而且相信这种趋势在未来仍将延续,但越来越多的研究和案例表明,甲醇以其清洁、环保、可获取性强等诸多优势,已充分显示出成为未来船用燃料的潜力。船用燃料也成为使用甲醇燃料的新兴领域之一。


对于Fastwater项目而言,比利时安特卫普港的相关负责人表示,在欧盟委员会的资助下,Fastwater将把重点放在推出具有高影响力的研发成果上,即为现有船舶和新船提供设计解决方案,进一步推动甲醇作为船用燃料的可行性,为全球的碳中和航运探索出一条有效途径。


此外,该项目还将开发一套依靠甲醇驱动的内河游船改装概念,把一个通用的、可扩展的改装套件安装在一艘柴油船上,将其改造成大功率使用甲醇燃料的船舶。


为了进一步提速甲醇燃料的商业化进程,Fastwater将为欧洲船员和港口员工提供一套详细的培训计划,制订完善的甲醇燃料使用规章制度,在商业计划书中展示甲醇燃料的完整价值链,并确定下一代甲醇推进系统的发展方向。


目前,Methanex公司通过其全资子公司Waterfront航运运营着全球最大的甲醇远洋油船船队,拥有11艘船。


甲醇协会欧洲首席代表Eelco Dekker表示,甲醇是一种透明、水溶性、可生物降解液体,与其他替代燃料如LNG相比,甲醇具有易于处理的关键优势。除了具有长期减排潜力之外,甲醇更易于储存和运输的特性,这也是人们越来越关注甲醇作为航运燃料的强大动力。


去年,荷兰的船东、船企、阿姆斯特丹和鹿特丹的制造商和港口宣布合作,在2年内,联合研究甲醇作为可持续替代运输燃料的可行性。不久前,船东Stena Bulk公司也宣布与Proman航运成立一家合资企业,将建造2艘甲醇动力船,计划将于2022年初交付。


国际上,欧洲是船用甲醇燃料的研究和实践先锋,船用甲醇燃料研究与应用均处于世界领先水平。早在2006年,欧盟委员会就资助了一个名为“基于可再生甲醇的商船辅助电力系统可行性研究”项目(METHAPU),旨在评估利用甲醇燃料电池向SOLAS船舶重要设备供电的相关技术及可行性。之后,瑞典国家创新局陆续开展了一系列研究或试点项目,实现了甲醇用作船用燃料从科研向实船应用的跨越。


商业推广的阻力


从2020年1月1日起,IMO在全球范围内开始限制硫氧化物的排放,规定全球船用燃料的硫含量从3.5%降至2020年的0.5%。作为一种海洋燃料,甲醇符合IMO 2020限硫令的规定,可减少99%的硫氧化物排放,且与传统燃料相比,甲醇显著降低了硫、氮、颗粒物和碳排放。


“目前,甲醇已被证明是一种安全、可靠和成本效益高的船用燃料,随着甲醇动力船市场需求的不断增长,我们继续发现创新的技术进步,以优化燃料的性能和效率。”Methanex相关负责人表示。


作为旨在实现可行的可持续燃料的方案的一部分,Wrtsil在未来将继续投资用于海洋燃料应用的甲醇,并计划进一步开发工作和测试程序。


如今,甲醇被用作引航船、渡船以及油船上的燃料,而且可充当邮轮上燃料电池的动力源。这些不同类型的船舶共同构成了成千上万小时的零故障运营体验。


2019年,Methanex的全资子公司Waterfront航运公司推出4艘由甲醇驱动的远洋船舶。这4艘49000吨级载重船舶配备双燃料发动机,能够同时使用燃油运行。其中一艘被命名为“Takaroa Sun”。


2019年10月,日本船运公司日本邮船(NYK)集团接收了“Takaroa Sun”号甲醇运输船。该船由韩国现代尾浦船厂建造,总长183米、型宽32.2米,采用了MAN二冲程双燃料发动机技术,由甲醇提供动力,Waterfront航运公司负责运营。


Waterfront航运公司相关负责人表示,随着“TakaroaSun”号的交付,该公司将继续朝着低碳、环保的方向,推动技术创新发展。


全球甲醇行业协会的研究显示,甲醇存储和加注设施已经遍及全球。传统的甲醇燃料用在船舶发动机中已经可以减少碳排放,因此,可以用于实现IMO 2030温室气体减排初步目标。在未来氢和氨等替代燃料实现大规模应用之前,甲醇还可以在很长一段时间内为航运业提供支持。由固体废料、剩余电力生产的或从二氧化碳中捕获的可再生甲醇数量正在日益增加,它们既可以当作单独的燃料来使用,也可以为氢燃料提供原料。


全球甲醇行业协会指出,不指望甲醇成为航运业未来将采用的唯一一种燃料(燃料选择对于成功实现脱碳至关重要),但它确实是当前和未来最符合标准的选择之一。


2018年,瑞典政府的一份调查研究显示,预计2030~2045年,该国所有轮渡、引航船、破冰船及作业船都将使用非化石燃料。这在一定程度上将增加甲醇的吸引力。


不过,业内人士表示:“现阶段对甲醇作为船用燃料的需求很难预测。虽然,甲醇在全球范围内都是可用的,易于处理、运输、储存和交付,但未来的需求会如何发展,没办法预计,只能说会引起越来越多的兴趣。”因为,该燃料目前预计的生产成本高于传统能源。


 
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