瓦錫蘭集團(tuán)正在開(kāi)發(fā)一系列史無(wú)前例的發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料氣供應(yīng)系統(tǒng)，以幫助船東們無(wú)論他們選擇哪種燃料航行，都能減少溫室氣體的排放。
隨著航運(yùn)業(yè)尋求大幅度減少排放，它將使用哪些燃料來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)還遠(yuǎn)未明朗。100年來(lái)，海運(yùn)燃料市場(chǎng)幾乎完全由石油主導(dǎo)?，F(xiàn)在，一種多樣的潛在清潔燃料正在出現(xiàn)。
許多新燃料的可行性取決于能否在未來(lái)10到20年內(nèi)克服許多挑戰(zhàn)。但航運(yùn)業(yè)脫碳雄心的緊迫性——特別是國(guó)際海事組織到2050年將溫室氣體排放總量至少減少一半的目標(biāo)——意味著沒(méi)有時(shí)間等待理想的解決方案。答案在于靈活性，瓦錫蘭海洋技術(shù)戰(zhàn)略與創(chuàng)新總經(jīng)理米凱爾·懷特克戈認(rèn)為。
“每種潛在燃料都存在不確定性，包括何時(shí)何地供應(yīng)以及價(jià)格。建造新船時(shí)具備燃料靈活性，并在適當(dāng)?shù)那闆r下，也可在舊船上改裝柔性動(dòng)力裝置，可以規(guī)避這些風(fēng)險(xiǎn)。”
沒(méi)有比內(nèi)燃機(jī)更靈活的能源轉(zhuǎn)換器了。通過(guò)有限的部件更換，今天的船用發(fā)動(dòng)機(jī)可以燃燒任何在未來(lái)幾年有望獲得的清潔燃料?？紤]到新燃料的特性，儲(chǔ)存、運(yùn)輸和燃料供應(yīng)可能會(huì)更加復(fù)雜，但挑戰(zhàn)是可以控制的，特別是如果船舶建造時(shí)考慮到未來(lái)的燃料轉(zhuǎn)換。
無(wú)論是何種燃料為船運(yùn)提供動(dòng)力，瓦錫蘭集團(tuán)正在調(diào)查所有新燃料，包括生物和合成甲烷、氨、甲醇、氫和生物燃料。它的研究借鑒了它已經(jīng)獲得的珍貴的經(jīng)驗(yàn)，為包括液化天然氣、液化石油氣、生物柴油、甲醇和揮發(fā)性有機(jī)化合物在內(nèi)的多種燃料建造發(fā)動(dòng)機(jī)、供應(yīng)和儲(chǔ)存系統(tǒng)。面對(duì)一個(gè)復(fù)雜的燃料未來(lái)，瓦錫蘭有一個(gè)簡(jiǎn)單的目標(biāo)。
“我們將繼續(xù)為所有未來(lái)燃料提供完整的燃料供應(yīng)和發(fā)動(dòng)機(jī)解決方案?？紤]到市場(chǎng)需求，在未來(lái)十年里，我們將使發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和燃料氣供應(yīng)系統(tǒng)商業(yè)化，這將使船東準(zhǔn)備好使用目前正在討論的所有燃料。鑒于現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的模塊化，這意味著，只要船東考慮到儲(chǔ)存要求，他們就可以計(jì)劃在今天建造的船舶上使用新燃料?！?/p>
生物和合成液化天然氣
瓦錫蘭認(rèn)為，對(duì)于那些使用液化天然氣（LNG）的船只來(lái)說(shuō)，向清潔燃料的過(guò)渡將是最容易、最具成本效益和最快的。從生物質(zhì)和合成資源中開(kāi)發(fā)甲烷意味著液化天然氣有一條通向碳中和能源的明確途徑，與重質(zhì)燃料油相比，液化天然氣已經(jīng)減少了5-21%的溫室氣體排放。生物和合成液化天然氣最初可以與傳統(tǒng)液化天然氣一起用作燃料，以降低其化石碳含量，后來(lái)隨著供應(yīng)量的增加，完全取代傳統(tǒng)液化天然氣。
這在技術(shù)上和后勤上都是可行的。為液化天然氣設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料供應(yīng)系統(tǒng)不需要改變就可以使用生物或合成液化天然氣。除了與現(xiàn)有的液化天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)兼容外，未來(lái)的碳中性品種也可用于已經(jīng)為液化天然氣建立的燃料基礎(chǔ)設(shè)施。與其他需要從頭開(kāi)始建設(shè)供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施的燃料相比，這從一開(kāi)始就更具有吸引力（無(wú)論是在時(shí)間上還是經(jīng)濟(jì)上）。
懷特克戈說(shuō)：“已經(jīng)有一些船舶在混合使用生物液化天然氣和化石液化天然氣，而且計(jì)劃使用合成液化天然氣進(jìn)行小型試驗(yàn)。與其他清潔燃料相比，大規(guī)模供應(yīng)的前景是有利的，這些燃料可能離商業(yè)供應(yīng)還有10年或更長(zhǎng)的時(shí)間?！弊罱囊豁?xiàng)研究表明，生物液化天然氣2030年和2050年的預(yù)計(jì)可持續(xù)供應(yīng)可以滿(mǎn)足航運(yùn)業(yè)的全部能源需求。
液化天然氣途徑面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是甲烷的排放，甲烷是伴隨液化天然氣的生產(chǎn)、供應(yīng)和不完全燃燒而產(chǎn)生的一種強(qiáng)有力的溫室氣體。這可以在一定程度上抵消使用液化天然氣減少的二氧化碳排放。但未來(lái)2至3年的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展將恢復(fù)這一優(yōu)勢(shì)，當(dāng)生物量和合成源出現(xiàn)時(shí)，最大的甲烷排放源（化石液化天然氣的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸）將顯著降低?；谶@些原因，瓦錫蘭認(rèn)為，即使面臨甲烷泄漏的挑戰(zhàn)，液化天然氣也為航運(yùn)提供了最快、最具成本效益的脫碳途徑。
氨
液化天然氣并不是清潔運(yùn)輸?shù)奈ㄒ煌緩?。如果氫基燃料使用可再生電力，它將提供一種無(wú)溫室氣體的能源。最突出的兩個(gè)是甲醇和氨。
作為燃料的氨的開(kāi)發(fā)也進(jìn)展迅速。一些國(guó)家正大力支持氨作為未來(lái)的燃料。它比氫有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：例如，它有更大的能量密度，不需要在壓縮或非常低的溫度下儲(chǔ)存。
由于氨水有毒且腐蝕性強(qiáng)，處理起來(lái)仍然很困難，特別是對(duì)于客船。但瓦錫蘭并不是從零開(kāi)始的。它已經(jīng)設(shè)計(jì)了幾年的貨物處理系統(tǒng)，能夠處理氨氣，用于液化石油氣運(yùn)輸船。在燃料儲(chǔ)存和供應(yīng)方面，它正在參與一個(gè)歐盟項(xiàng)目ShipFC，以開(kāi)發(fā)將在2023年前安裝在艾迪斯維克近海供應(yīng)船“維京能源”上的燃料電池氨供應(yīng)系統(tǒng)。燃料供應(yīng)的基本概念與液化天然氣的基本概念類(lèi)似，氨燃料可以在瓦錫蘭的已建立的LNGPac燃料氣供應(yīng)系統(tǒng)的不銹鋼版本中處理。
瓦錫蘭在今年三月份啟動(dòng)了氨燃燒試驗(yàn)。根據(jù)初步結(jié)果，將繼續(xù)在雙燃料和火花點(diǎn)火燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。從2022年起，將與船東合作進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。同時(shí)，瓦錫蘭正與船東、造船商、船級(jí)社和燃料供應(yīng)商合作，進(jìn)一步了解系統(tǒng)和安全要求，以及燃料成分、排放和效率。
氨還有其他一些特性需要進(jìn)一步研究。與其他燃料相比，它的點(diǎn)火和燃燒性能很差，除非通過(guò)后處理或優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)流程加以控制，否則燃燒可能導(dǎo)致較高的氮氧化物排放。還需要為其作為海運(yùn)燃料的使用制定一個(gè)管理框架和分類(lèi)規(guī)則。
甲醇
到目前為止，甲醇還沒(méi)有被廣泛用作船用燃料。如今，容易且廉價(jià)生產(chǎn)的工業(yè)酒精主要由天然氣制成，但利用可再生電力中的氫和回收的碳來(lái)制造綠色甲醇將使其碳中和。與氨相比，甲醇具有更好的燃燒性能，更容易儲(chǔ)存和處理，因此在航運(yùn)業(yè)的脫碳競(jìng)賽中，甲醇可能是一匹黑馬。
只有幾家船用發(fā)動(dòng)機(jī)制造商有甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)驗(yàn)。2015年開(kāi)始了一個(gè)項(xiàng)目，將客滾船“司湯納·澤曼尼卡”號(hào)上的瓦錫蘭Z40型發(fā)動(dòng)機(jī)改造為燃燒甲醇。目前，該發(fā)動(dòng)機(jī)主要使用甲醇燃料，安裝的成功激發(fā)了瓦錫蘭對(duì)燃料的進(jìn)一步研究。
“甲醇的真正好處是易于儲(chǔ)存，”懷特克戈說(shuō)?！皩?duì)“司湯納·澤曼尼卡”號(hào)來(lái)說(shuō)，這只是壓載水艙的簡(jiǎn)單改造。但改裝后的發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)陳舊，我們現(xiàn)在想在更現(xiàn)代化的發(fā)動(dòng)機(jī)上檢查甲醇的性能。在未來(lái)幾個(gè)月，我們將開(kāi)始在我們的瓦錫蘭32型發(fā)動(dòng)機(jī)上測(cè)試甲醇，并將研究燃燒甲醇的其他概念。”
生物柴油
生物質(zhì)燃料作為一種碳中性能源具有巨大的潛力。它們可以制成多種形式，既可用于柴油機(jī)，也可用于燃?xì)鈾C(jī)，既可作為燃料滴，也可單獨(dú)使用。由于生物燃料可以用于現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料供應(yīng)和儲(chǔ)存技術(shù)，它們可以提供簡(jiǎn)單和資本效率高的航運(yùn)脫碳，這取決于以合理價(jià)格擴(kuò)大供應(yīng)的能力。
瓦錫蘭自1990年代以來(lái)一直在不斷試驗(yàn)許多不同的生物燃料，過(guò)去十年來(lái)一直在發(fā)展先進(jìn)的燃燒技術(shù)，以進(jìn)一步提高效率和燃料的靈活性。最近，瓦錫蘭與燃料供應(yīng)商“波斯卡里斯”公司和生物燃料公司“上好燃料”公司合作，開(kāi)發(fā)和測(cè)試適合在航運(yùn)中使用的生物燃料。根據(jù)這一合作伙伴關(guān)系，瓦錫蘭從2015年底開(kāi)始測(cè)試一系列新的生物燃料，到2016年4月，已經(jīng)優(yōu)化了燃料和發(fā)動(dòng)機(jī)性能，顯著減少了顆粒排放，并消除了硫含量。
氫
瓦錫蘭已經(jīng)對(duì)氫有了很強(qiáng)的了解，其雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和火花點(diǎn)燃式燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)可以在由高達(dá)15-25%的氫組成的燃料混合物上運(yùn)行，進(jìn)一步突出了雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的靈活性。但該公司認(rèn)為，氫作為船舶燃料的潛力有限。
懷特克戈說(shuō)：“在船上儲(chǔ)存深海運(yùn)輸所需數(shù)量的氨和甲醇比儲(chǔ)存氫更為可行。我們看到氫的一些利基應(yīng)用，因?yàn)橛幸恍﹪?guó)家利益推動(dòng)這種燃料，嚴(yán)格的地方法規(guī)可能使一些短途海運(yùn)可行。但氫在航運(yùn)中的主要作用將是作為其他燃料的基礎(chǔ)?！?/p>
瓦錫蘭于2015年首次嘗試在天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)中使用氫，目前正在繼續(xù)向純氫發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展。繼去年瓦錫蘭的專(zhuān)家們集思廣益地討論發(fā)動(dòng)機(jī)概念之后，在柴油和奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)中都使用了氫。目前正在對(duì)這些項(xiàng)目進(jìn)行分析，以便進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)。但是，由于氫的體積能量密度較低，燃料儲(chǔ)存和供應(yīng)仍然是氫的一個(gè)挑戰(zhàn)——液化氫的能量約為每立方米液化天然氣能量的三分之一，這意味著燃料箱的體積需要接近液化天然氣的兩倍——以及它的爆炸性和腐蝕性。
結(jié)論
海運(yùn)燃料市場(chǎng)的未來(lái)還很不確定，但對(duì)船舶的投資不能停止。為了管理這種風(fēng)險(xiǎn)，船東必須準(zhǔn)備在其船舶上增加燃料可選靈活性。內(nèi)燃機(jī)是保持這種靈活性的理想工具，瓦錫蘭前所未有的跨越所有燃料選擇的研發(fā)計(jì)劃突顯了瓦錫蘭對(duì)航運(yùn)業(yè)的獨(dú)特承諾。
米凱爾·懷特克戈總結(jié)道：“我們的目標(biāo)是確保全球船隊(duì)能夠獲得清潔可靠的動(dòng)力，無(wú)論哪種燃料，都能最終有助于航運(yùn)實(shí)現(xiàn)其排放目標(biāo)?！?/p>
