航運(yùn)業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和多種燃料路徑的探索與研究
——訪阿法拉伐船舶事業(yè)部技術(shù)開發(fā)副總裁Lars Skytte Jorgensen先生

本刊記者 薛龍玉

近期，阿法拉伐（Alfa Laval）宣布將與多家合作伙伴聯(lián)合開展甲醇用作船舶燃料的試驗(yàn)和甲醇燃料電池測試。此外，阿法拉伐也已對(duì)LNG和生物燃料進(jìn)行過深入研究，在這方面積累了深厚的專業(yè)知識(shí)。在航運(yùn)業(yè)碳減排的過程中，各類替代燃料和技術(shù)手段分別將扮演怎樣的角色？面對(duì)各種存在爭議的新型燃料和技術(shù)，船東和運(yùn)營商應(yīng)該如何抉擇？帶著這些問題，我們專訪了阿法拉伐船舶事業(yè)部技術(shù)開發(fā)副總裁Lars Skytte Jorgensen。作為全球領(lǐng)先的解決方案提供商，阿法拉伐一直密切關(guān)注船舶行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)和市場需求，致力于為船舶面臨的各類主要挑戰(zhàn)提供成熟高效的解決方案，并且不斷探索新的領(lǐng)域，持續(xù)創(chuàng)新產(chǎn)品服務(wù)。在與本刊對(duì)話的過程中，Lars Skytte Jorgensen向我們分享了阿法拉伐在燃料研究方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和突出成果，并對(duì)未來船舶燃料以及減排技術(shù)應(yīng)用等業(yè)界普遍關(guān)注的問題做出了專業(yè)解讀。

記者：據(jù)報(bào)道，阿法拉伐與曼恩能源方案公司（MAN Energy Solutions）、丹麥技術(shù)大學(xué)（DTU）等多家合作伙伴共同啟動(dòng)的甲醇燃料研究項(xiàng)目當(dāng)前已進(jìn)行到第三階段，請您介紹一下該項(xiàng)目已經(jīng)取得了哪些研究成果。

Lars Skytte J?rgensen：這個(gè)研發(fā)項(xiàng)目是由丹麥能源技術(shù)開發(fā)和示范計(jì)劃（EUDP）資助開展的，我們正在與曼恩能源方案公司、丹麥技術(shù)大學(xué)以及其他合作伙伴密切合作。在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了小規(guī)模早期概念測試之后，測試工作已經(jīng)移至阿法拉伐測試與培訓(xùn)中心，目前我們正在對(duì)該中心的2兆瓦（MW）船舶發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測試。

我們最初開展了單缸甲醇測試，試驗(yàn)非常成功，成果遠(yuǎn)超我們的預(yù)期。此后，我們繼續(xù)對(duì)全部9個(gè)氣缸進(jìn)行測試。目前完整的發(fā)動(dòng)機(jī)測試仍在進(jìn)行中，不過我們已經(jīng)取得了十分令人振奮的結(jié)果。我們發(fā)現(xiàn)在特定的負(fù)荷范圍內(nèi)，甲醇燃料在不用引燃燃料的情況下也具有出色的性能表現(xiàn)。

記者：甲醇用作船舶燃料在業(yè)界已有先例，此次阿法拉伐與燃料電池生產(chǎn)商和船東聯(lián)合測試的甲醇燃料電池系統(tǒng)有何獨(dú)特優(yōu)勢和亮點(diǎn)？

Lars Skytte J?rgensen：隨著燃料不斷變化，船舶上的能量平衡也將隨之改變。燃料電池將成為完整的船上能量方程式的一部分。舉個(gè)例子，現(xiàn)在由發(fā)電機(jī)組供應(yīng)的間歇性輔助動(dòng)力以后很可能會(huì)通過燃料電池來提供。這也正是我們正在探索的高溫質(zhì)子交換膜（HTPEM）燃料電池的一個(gè)潛在應(yīng)用領(lǐng)域。

當(dāng)然了，我們所測試的甲醇燃料電池的最大益處還是與燃料的選擇有關(guān)。使用可再生甲醇可使二氧化碳排放量降低多達(dá)95%。此外，這種甲醇還可以減少多達(dá)80%的氮氧化物（NOX）排放，并且消除硫氧化物（SOX）和顆粒物排放。國際海事組織為減少溫室氣體排放設(shè)定了雄心勃勃的目標(biāo)，向綠色甲醇過渡將是實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的重要一步，無論是以液體燃料還是燃料電池的形式。

記者：此次測試的燃料電池使用的是碳中和可再生甲醇，請問這種綠色甲醇的標(biāo)準(zhǔn)是什么？需要滿足哪些條件和要求？

Lars Skytte J?rgensen：甲醇的碳含量極低，而且可以通過許多不同的方式生產(chǎn)，但是只有綠色甲醇才能真正實(shí)現(xiàn)碳中和。因此，在應(yīng)對(duì)氣候變化方面，只有綠色甲醇才足以勝任。

綠色甲醇通常是來源于可持續(xù)生物質(zhì)的可再生甲醇，因此它們有時(shí)也被稱為生物甲醇。我們在與曼恩能源方案公司共同進(jìn)行的燃燒測試以及我們對(duì)阿法拉伐設(shè)備的測試中所使用的甲醇就屬于這種類型。我們選用的甲醇由生物燃料生產(chǎn)商N(yùn)ordic Green提供，它們是由廢棄物而非新鮮生物質(zhì)生產(chǎn)而來。

甲醇也可以通過二氧化碳加氫制成，這是一種利用電力將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇的工藝。然而，以這種方式生產(chǎn)的甲醇只有在所用的電能來自可再生資源的情況下才能被視為綠色環(huán)保。

記者：船用甲醇燃料以及甲醇燃料電池分別適用于哪些類型的船舶，它們能否在航運(yùn)業(yè)得到大規(guī)模推廣應(yīng)用？

Lars Skytte J?rgensen：液態(tài)甲醇對(duì)于甲醇運(yùn)輸船來說是一個(gè)很自然的燃料選擇，因?yàn)樗齻兛梢院芊奖愕貙⒆陨淼呢浳镉米魅剂?。就像液態(tài)天然氣（LNG）所面臨的情況一樣，已經(jīng)裝載了這類燃料的船舶更容易成為使用這類燃料的先行者。過去10年左右的時(shí)間里，有個(gè)別甲醇運(yùn)輸船已經(jīng)在實(shí)際運(yùn)營中使用甲醇作為燃料。

不過，甲醇將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在，我們已經(jīng)看到馬士基將率先在其他類型的船舶上使用甲醇燃料。馬士基已有明確的計(jì)劃在中型和小型集裝箱船上應(yīng)用甲醇。

在阿法拉伐，我們相信液態(tài)甲醇將適用于幾乎所有船型?；诩状嫉娜剂想姵匾嗍侨绱?。

記者：阿法拉伐對(duì)LNG、生物燃料和甲醇燃料都有過深入研究，接下來，阿法拉伐測試與培訓(xùn)中心是否有計(jì)劃開展氫、氨或其他新型替代船舶燃料及相關(guān)技術(shù)應(yīng)用的測試？

Lars Skytte J?rgensen：對(duì)于任何有可能實(shí)現(xiàn)碳中和船用的替代燃料，阿法拉伐都有研究興趣。如你所說，我們已經(jīng)針對(duì)LNG進(jìn)行了廣泛的研究，將一系列技術(shù)進(jìn)行商用化應(yīng)用，包括LNG供氣系統(tǒng)，雙燃料鍋爐，PureCool系統(tǒng)(減少甲烷逃逸)等等，而且目前正在大力開展甲醇和全方位的生物燃料研究。阿法拉伐測試與培訓(xùn)中心就是我們進(jìn)行燃料研究的主要設(shè)施中心。

盡管圍繞氫在緩解氣候影響方面的潛在作用已經(jīng)有了很多討論，但我們并不認(rèn)為它是一種適用于海船的潛在燃料。在陸上則是另一回事，畢竟陸地環(huán)境與海船所面臨的實(shí)際情況截然不同。氫氣燃燒起來很干凈，但可惜的是其能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)燃料。大多數(shù)新興替代燃料都有這個(gè)問題，但對(duì)于氫而言，差距卻過于極端了。遠(yuǎn)洋船舶無法攜帶足夠多的氫來滿足其燃料需求，而且船上也沒有可行的方法能夠生產(chǎn)足夠多的氫。

對(duì)于氨來說，情況則大不相同。就其能量輸出和可行性而言，氨是最有希望幫助海運(yùn)業(yè)將碳足跡降至凈零的替代燃料。不過，要開發(fā)出成熟的氨氣應(yīng)用技術(shù)還需要一段時(shí)間。

在不久的將來，阿法拉伐測試與培訓(xùn)中心將開始從實(shí)用方面研究氨的應(yīng)用。此外，我們已經(jīng)在探索如何將氨應(yīng)用于燃料電池，這也是EUDP資助的海上固體氧化物燃料電池合作伙伴項(xiàng)目（SOFC4 Maritime）的一部分研究內(nèi)容。阿法拉伐測試與培訓(xùn)中心將于今年晚些時(shí)候接收第一批用于燃燒測試的氨氣。

記者：在您看來，哪些燃料最有潛力成為未來的船舶燃料？

Lars Skytte J?rgensen：要實(shí)現(xiàn)國際海事組織設(shè)定的溫室氣體減排目標(biāo)需要經(jīng)歷一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。不同類型的燃料將在該過程中的不同階段發(fā)揮各自的作用。

目前，LNG正在盡最大的努力減少二氧化碳排放，但其是有限的。盡管LNG在燃燒時(shí)的二氧化碳排放量低于傳統(tǒng)燃料，但卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到二氧化碳中和的水平。話雖如此，LNG依然是行業(yè)朝著減排正確方向邁出的一大步，并且還會(huì)在未來幾年內(nèi)繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

綠色甲醇則會(huì)是行業(yè)在通往零碳未來之路上邁出的下一個(gè)實(shí)質(zhì)性步伐。清潔燃燒的甲醇很容易通過廢棄生物質(zhì)生產(chǎn)而來，也可以利用可再生能源發(fā)電將二氧化碳加氫制成。憑借其超低的碳含量，綠色甲醇可以幫助我們達(dá)到碳中和水平。

要實(shí)現(xiàn)凈零排放，除了應(yīng)用甲醇之外，還需要采取進(jìn)一步的措施，或者可能還需要更大的飛躍。甲醇技術(shù)正在快速走向成熟，與此同時(shí)，氨在船上的應(yīng)用實(shí)際上卻還處于起步階段。然而，氨是打造零碳海運(yùn)業(yè)最具潛力的燃料選項(xiàng)。利用可再生電力可以廉價(jià)且大規(guī)模地生產(chǎn)氨，無需使用任何生物質(zhì)。同樣值得一提的是，與氫不同，氨所包含的能量足以覆蓋船上的燃料需求。

記者：目前航運(yùn)業(yè)尚未找到一種能讓所有人都認(rèn)可的完美脫碳路徑，各種替代燃料似乎都或多或少在減排效果和成本等方面存在一些爭議或局限性，應(yīng)當(dāng)做新燃料技術(shù)應(yīng)用的先行者，還是等待成熟的解決方案，業(yè)界尚存疑惑，您如何看待這個(gè)問題？

Lars Skytte J?rgensen ：可 惜，世上并不存在什么妙法奇術(shù)能讓我們一夜之間實(shí)現(xiàn)碳中和。我們會(huì)很快達(dá)成這個(gè)目標(biāo)，但過程中肯定會(huì)經(jīng)歷一系列過渡：從傳統(tǒng)燃料過渡到LNG，再從LNG過渡到甲醇，最后再從甲醇過渡到氨。

有一點(diǎn)需要我們謹(jǐn)記，那就是以上這些轉(zhuǎn)變絕不會(huì)在一夜之間突然出現(xiàn)。不同燃料的使用階段會(huì)相互重疊。每一種燃料都會(huì)被用上很多年，而且它們也具備這樣的商業(yè)可行性，因此大家都不應(yīng)該畏懼不前。從氣候的角度來看，我們作為一個(gè)行業(yè)不能持等待和觀望的態(tài)度。

市場上也許會(huì)有一些困惑和猶豫的聲音，但也有眾多正在積極推動(dòng)減排事業(yè)的行動(dòng)派，包括船東在內(nèi)。在探索發(fā)展新燃料和新技術(shù)方面，阿法拉伐并不是孤軍奮戰(zhàn)，我們正在與客戶、其他供應(yīng)商、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)以及商業(yè)組織開展合作。有許多大大小小的船東和運(yùn)營商都認(rèn)識(shí)到了減排的必要性，并且想要積極參與，成為尋找解決方案的一份子。

記者：阿法拉伐可從哪些方面為航運(yùn)脫碳提供支持？例如，阿法拉伐目前可提供哪些幫助船舶減排、提高能效的產(chǎn)品和技術(shù)手段？

Lars Skytte J?rgensen：阿法拉伐已經(jīng)為業(yè)界提供了大量支持船舶減排、提高能效的產(chǎn)品。嚴(yán)格來說，在減排方面，我們擁有阿法拉伐PureSOX脫硫系統(tǒng)、PureNOX廢氣再循環(huán)水處理系統(tǒng)和PureVent曲軸箱氣體凈化系統(tǒng)等環(huán)保解決方案。至于改善能效，這也是阿法拉伐多年來一直堅(jiān)持的工作重點(diǎn)，無論是在大型還是小型解決方案的開發(fā)上。舉例來說，我們從事廢熱回收已有數(shù)十年的歷史，早在行業(yè)中的其他人意識(shí)到廢熱能量的價(jià)值之前，我們就已經(jīng)開始行動(dòng)了。

我們會(huì)繼續(xù)將提高能效的理念貫穿整個(gè)產(chǎn)品組合，同時(shí)我們也正在積極探索各種各樣的脫碳解決方案，不僅僅是獨(dú)立研發(fā)，而且也在與其他技術(shù)供應(yīng)商緊密協(xié)作。當(dāng)然，甲醇和氨燃料解決方案也包括在內(nèi)。

還有一個(gè)有趣的問題值得我們思考——如何能使脫碳與能效齊頭并進(jìn)。二氧化碳中和燃料的成本會(huì)更高，這意味著我們需要更多地關(guān)注船上的整體能效。如此一來，廢熱回收就顯得尤為重要，而且需要更大范圍地進(jìn)行廢熱回收，例如，利用有機(jī)朗肯循環(huán)從較小的熱源中回收能量。為了使能量方程式適用于新燃料，二氧化碳中和船舶需要盡可能多地回收能量。

記者：隨著航運(yùn)業(yè)面臨的環(huán)保監(jiān)管法規(guī)越來越嚴(yán)格、復(fù)雜，阿法拉伐船舶事業(yè)部未來是否會(huì)拓寬業(yè)務(wù)領(lǐng)域，推出更多新的服務(wù)？

Lars Skytte J?rgensen：考慮到阿法拉伐目前正在探索的各類新技術(shù)，包括燃料電池和儲(chǔ)能系統(tǒng)等，未來我們很可能會(huì)更進(jìn)一步，推出更多船載應(yīng)用。同樣地，我們也會(huì)開發(fā)更多基于互聯(lián)設(shè)備的解決方案。我們的產(chǎn)品和服務(wù)都將繼續(xù)發(fā)展壯大。

國內(nèi)首艘智能半潛船命名交付

2021年6月18日，由中國船舶集團(tuán)旗下廣船國際為中遠(yuǎn)海運(yùn)集團(tuán)旗下中遠(yuǎn)海運(yùn)特運(yùn)建造的5萬噸半潛船“祥安口”號(hào)命名交付。該船配備船舶智能系統(tǒng)，可根據(jù)海況及船舶狀態(tài)為航行運(yùn)營收集數(shù)據(jù)和提供決策參考，是國內(nèi)建造的首艘安裝了船舶智能系統(tǒng)的特種半潛船。該船總長216.67米、型寬43.00米、型深13.00米、設(shè)計(jì)吃水9.60米、下潛最大吃水26.00米，最大航速14.5節(jié)?！跋榘部凇碧?hào)與廣船國際之前建造過的5萬噸半潛船相比，外形接近，主尺度相同，下潛最大吃水可達(dá)26米，相當(dāng)于9層樓高。

該船首次配備了智能船舶系統(tǒng)，可根據(jù)海況及船舶狀態(tài)為航行運(yùn)營收集數(shù)據(jù)和提供決策參考。該船還增強(qiáng)了主甲板承載負(fù)荷局部，增加了SCR（廢氣處理系統(tǒng)），配備世界先進(jìn)的DP系統(tǒng)（動(dòng)力定位系統(tǒng)），自動(dòng)化程度更高，能滿足海工產(chǎn)品在海上的精確安裝的高端要求。通過優(yōu)化，該船的環(huán)保性、穩(wěn)性、自動(dòng)化、操縱性、節(jié)能性以及裝載性能等有更好的提高和改善。