航运业脱碳路上,港口如何跟进?
2022-06-08 09:18

随着全球对环保问题愈发重视,各国环保政策变得更加严格,全球能源结构转变趋势渐显,传统化石类能源逐渐向新能源、可再生能源转型。

航运业亦是如此。国际海事组织(IMO)就在不断提升对航运业的“碳排放”要求。虽然IMO的政策加速了全球船舶对“低硫”燃料和LNG等能源的应用,但这两类燃料依然会释放大量二氧化碳并造成环境污染问题,因此清洁能源的研发不断加速,在全球新能源船舶逐步投入运营后,诸多港口也正大力建设相应码头与加注设施。目前,LNG、氢、氨、甲醇等替代性能源已逐渐被航运市场所关注。

化石能源码头不会被完全取代

港口作为贸易的延伸,在建设上也应当根据能源贸易结构与船舶燃料需求的变化而进行转变。

首先,绿色低碳理念已在全球范围达成共识,各国环保政策不断趋严,新能源的应用已不可避免。但从全球能源消费规模看,想要完全清退煤炭与石油能源不太现实,至少在2050年前都难以实现。

与此同时,新的替代性能源也难以一步到位。综合能源产业各项研究,预计2035年前,LNG将作为煤炭和石油减产的重要“替代品”。但由于天然气并非“零碳”清洁能源,最终,天然气在能源体系中的份额将被技术逐渐成熟的可再生能源部分取代。

根据国际知名石油公司BP的预测,到2050年,能源消费量预计增长10%左右,在中长期能源结构中可再生能源占比将超过40%,天然气需求虽然将在2035年触顶但占比仍能维持20%左右,煤炭将从当前的25%大幅跌至5%,石油也将从32%的份额降至17%,其他非石化能源包括水电、核能等份额将从10%上升至18%。

但也有专家认为,如果可再生能源大规模使用,其经济性或技术性瓶颈难以突破,则未来核能的开发利用程度将大幅增加,并主要依赖中国等具有核能研发条件的国家。无论何种情况,石油、煤炭能源需求都将大幅降低,LNG需求将在小幅增长后,处于稳定区间的大趋势均比较确定。

不过,煤炭、石油和天然气这3种能源在全球能源消费中无法被完全取代,主要是因为,一方面,全球能源庞大的消费规模,仅靠可再生能源无法完全满足;另一方面,能源生产与消费需求分布上的差异性,太阳能、风能等可再生能源无法直接运输,必须转化成电能,用蓄电池储存后运输,而电能储存的消耗与运输成本高昂,转移效益远不如天然气、石化等能源。

鉴于此,未来煤炭、原油的接卸码头的需求将大幅减少。其中,煤炭码头的产能需求将至少缩减50%;油品码头或将缩减30%以上(不排除局部地区港口产能不足的新建情况);LNG码头产能需求依然处于上升通道,将至少新增25%。但根据LNG船舶一般使用年限,LNG运输船建设势头足可再维持5—10年,因此,在2035年天然气运输需求见顶后,该类码头产能需求预计将逐渐回落至当前水平。

除了通过全球能源结构变化,预测能源接卸港的发展趋势外,还可通过船用燃料油转型方向进行预测。

在主要加油港的燃料供应体系中,仍需要相应的能源码头为加油船供油。在IMO的要求下,船舶低硫燃油和LNG将成为中短期内主要选择,但因其污染排放量只是略低于传统石化能源,即碳强度下降70%,二氧化碳总排放量下降50%,并非真正意义上的清洁能源,仍无法满足IMO2050年的脱碳目标。因此,马士基、达飞轮船、中远海运等国际班轮公司纷纷开展甲醇、氢能、氨能等清洁能源用于船舶的研究与实践,希望从源头上实现“减碳”和“零碳”目标。

从海运船舶的能源消费结构预测看,虽然可再生能源在未来的社会能源消费结构中占比将大幅提升,但船舶作为运距较长的交通运输工具,无法接入电网,且单次能源供给量较大,无法大比重依靠太阳能、风能等再生能源。同时,纯电力供能系统充电时间过久,若没有超大规模电池板,也无法使用。因此,预测2050年的海运船舶能源体系,油品或将继续保持60%左右的较大比例,剩余40%左右的比例将由天然气、生物燃料(生物柴油和生物乙醇)和氢能三类能源平分。

建设LNG加注码头成为主流

LNG作为船用燃料,因其具有无硫化物颗粒的排放、低二氧化碳排放的特点,正逐渐被全球航运业广泛应用。

2010年起,全球船舶行业就开始使用LNG作为船舶燃料。根据DNV数据,截至2021年年底,实际运营的LNG动力船为251艘,新造订单量达403艘,仅2021年,新增订单超240艘,LNG动力船已逐渐呈现井喷式增长。

虽然近年来全球LNG价格不断上涨,影响了其作为船舶燃料的经济性,但从技术、安全、产量上看,很长一段时间内都无法被其他可再生能源替代。且随着LNG动力船建造数量的上升,LNG技术越发成熟,其作为船舶燃料的应用规模将持续增长。

根据普氏能源资讯(S&PGlobal Platts)的预测,LNG在未来十年内将主导航运业的绿色转型,LNG消耗占比将从2021年的4.6%上升至2030年的10.7%,届时LNG动力船的数量可能超过4000艘,因此LNG燃料加注服务将成为未来新能源港口建设中的重要部分。

相较之下,目前全球可提供LNG加注服务的港口仍然较少,加注设施、操作规范等也尚不够完善,少数可提供LNG加注服务的港口主要集中在北美、欧洲等地,亚洲只有中国以及东南亚地区建有少部分LNG加注设施,因此,要满足LNG动力船大规模建造的趋势,仍须加紧LNG加注设施建设。

氢能源加注服务潜力巨大

氢作为船舶加注燃料,具有较高的燃烧热值以及较低的储存密度,这种特点将有利于船舶燃料的存储和高效能的利用。但目前只有少数航运公司在探索开发将氢作为燃料的可能性,包括马士基、日本邮船、DFDS和Klaveness。曼恩和瓦锡兰等发动机制造商正在开发氢动力发动机。

氢与其他替代能源相比,中长期氢能源加注服务潜力巨大。氢在工业方面已经具备生产条件,航运业可以使用氢作为燃料。此外,全球多地已经开始建设氢能源工厂,挪威、日本、新加坡和丹麦等国家已经开始在港口附近的工业区建设氢生产和储存设施。与生物燃料和甲醇燃料不同的是,氢不含有碳元素,生产成本低于其他二氧化碳燃料。

生物能源(甲醇)作为船舶加注燃料,因其具有较好的经济性和环保性,被短途海运的船舶所广泛青睐。但全球将甲醇作为船舶加注燃料的船型数量非常少,主要因为甲醇动力船的研发和应用技术有待突破,甲醇发动机的建造技术问题有待深入研究。

目前,全球将甲醇作为船舶加注燃料的船舶仅有6艘,其中大多为甲醇和其他燃料同时使用,并非纯粹的甲醇燃料船。2021年年底,欧洲船舶企业表示,将联手打造全球首艘甲醇动力拖船,预计在2023年建成,这也将是全球首艘真正意义上的甲醇动力船。

相比常规燃料,甲醇燃料在燃烧过程中最多可减少15%的碳排放,并减少大约99%的硫氧化物排放,因其对环境的污染影响较小,有望成为未来船舶清洁燃料之一。

目前,已有部分国家的港口开始尝试为船舶加注甲醇燃料。2021年5月,鹿特丹港通过驳船为日本散货运输有限公司“TakaroaSun”号双燃料船提供甲醇燃料加注服务。比利时安特卫普港将启动一个关于甲醇可持续生产的项目,并在不久的将来,引进一艘以甲醇为动力的拖船。


 来源:中国水运网

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