加強(qiáng)合作 擴(kuò)大替代燃料可得性
——《面向2050年的海事展望》解讀（上）

本刊記者 何寶新

DNV船級社最新的《面向2050年的海事展望》敦促加強(qiáng)行業(yè)內(nèi)外的合作，以實現(xiàn)航運業(yè)的凈零排放目標(biāo)。該報告針對未來燃料的可得性進(jìn)行建模，為船舶設(shè)計、運營和基礎(chǔ)設(shè)施開發(fā)的決策提供輔助，關(guān)系到海事業(yè)能否有效、安全地實現(xiàn)國際海事組織（IMO）當(dāng)前和未來的脫碳目標(biāo)。

DNV海事首席顧問、《面向2050年的海事展望》第一作者Eirik Ovrum表示，海事業(yè)的能源和技術(shù)轉(zhuǎn)型正在加快步伐，但距離IMO關(guān)于國際航運業(yè)的初步脫碳目標(biāo)仍有很大差距。究其原因，供應(yīng)鏈必須發(fā)生巨大變化，才能在需要的地點和時間提供充足的碳中和燃料。

推動能源轉(zhuǎn)型

航運業(yè)可能面臨來自其他行業(yè)的對于理想碳中和燃料的競爭。為實現(xiàn)全球碳減排，對于這些燃料的最佳使用需要作出重大決定。最新的《面向2050年的海事展望》報告，研究了哪些碳中和燃料最有可能大規(guī)模應(yīng)用于海事領(lǐng)域。Eirik Ovrum認(rèn)為，有必要在行業(yè)內(nèi)外都開展強(qiáng)有力的合作，以實現(xiàn)機(jī)遇最大化，并降低未來能源轉(zhuǎn)型的風(fēng)險。

IMO和歐盟關(guān)于國際航運溫室氣體減排的監(jiān)管框架

首先，DNV預(yù)期現(xiàn)有、即將出臺以及擬議的IMO和歐盟法規(guī)及決定，將對船舶設(shè)計和運營產(chǎn)生重大影響。IMO的“初始溫室氣體戰(zhàn)略”2023修訂版將出臺更快速、更深入的脫碳目標(biāo)。脫碳框架和標(biāo)準(zhǔn)也推動了行業(yè)轉(zhuǎn)型，例如基于科學(xué)的凈零溫室氣體排放目標(biāo)、定義“可持續(xù)”活動的分類法、燃料全生命周期溫室氣體排放的計算方法以及供應(yīng)鏈排放的報告要求。

能源轉(zhuǎn)型正加快步伐

在監(jiān)管轉(zhuǎn)變和目標(biāo)設(shè)定過程中，航運業(yè)并沒有采取觀望態(tài)度。部分船東已經(jīng)決定，無論到2030年或2050年監(jiān)管措施及其他驅(qū)動因素如何變化，都將建造未來可行的新船，以實現(xiàn)持續(xù)、安全的運營。而2021年和2022年更新的DNV碳風(fēng)險框架，將繼續(xù)為船東的決策提供支持。銀行、保險商、投資者和貨主等利益相關(guān)方也在推動轉(zhuǎn)型，他們對船舶設(shè)計和運營工作施加壓力，力求減少海上貨物運輸?shù)奶甲阚E。

報告證實，采用替代燃料推進(jìn)的新造船大型化趨勢正在加速，目前以液化天然氣（LNG）為主。

按總噸位計算，目前運營船舶中的5.5%以及新造船中的三分之一，能夠或?qū)⒛苁褂冒↙NG在內(nèi)的替代燃料。統(tǒng)計數(shù)據(jù)也顯示，甲醇和液化石油氣（LPG）燃料技術(shù)以及氫燃料新造船正逐步增加。

按船舶數(shù)量和總噸位計算的世界船隊采用替代燃料的比例

Eirik Ovrum表示，這是一個令人鼓舞的開端。但船東、貨主、金融機(jī)構(gòu)、港口、燃料供應(yīng)商、能源巨頭和政府需要更清楚地知道未來的燃料結(jié)構(gòu)，以及相關(guān)燃料何時能投入使用。DNV最新的模型就這些問題開展了前瞻性研究。其中對于燃料可得性的分析，是基于船舶碳中和燃料可能受到的供應(yīng)鏈和基礎(chǔ)設(shè)施的制約。

可使用的碳中和燃料

在理想情況下，可持續(xù)生物質(zhì)將是首選燃料，主要原因是它相對容易轉(zhuǎn)化為能源密集的烴類燃料。如生物L(fēng)NG、生物甲醇和生物燃料。但其他難以減排的行業(yè)如航空業(yè)，也同樣需要能源密集型的烴類燃料。如果供應(yīng)鏈無法滿足需求，可持續(xù)生物質(zhì)的價格可能比電燃料和藍(lán)色燃料貴得多。

電燃料的可得性取決于是否有充足的可再生電力供應(yīng)，以采用電解法生產(chǎn)綠氫。然而在全球大多數(shù)地區(qū)，從化石能源向可再生能源的轉(zhuǎn)型仍然緩慢甚至不存在。而且部分化石燃料的電解法也談不上高能效，甚至可能導(dǎo)致海事燃料價值鏈出現(xiàn)更高的凈碳排放。

藍(lán)色燃料由與碳捕獲相關(guān)的化石燃料制成，其可得性取決于碳捕獲是否有效，以及永久存儲捕獲碳的基礎(chǔ)設(shè)施。成熟的碳捕獲和存儲（CCS）技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施可使船上CCS技術(shù)成為船舶繼續(xù)使用化石燃料的可行替代方案。

從生物來源或直接大氣捕獲得到可持續(xù)的碳將變得非常重要。把這種碳與綠氫結(jié)合，就能生產(chǎn)出能量密度相對較高的燃料，如e-柴油、e-甲烷和e-甲醇。

《面向2050年的海事展望》應(yīng)用了DNV對全球船隊發(fā)展的增強(qiáng)模型，研究了可持續(xù)生物質(zhì)、可再生電力、生產(chǎn)藍(lán)色燃料的CCS和可持續(xù)碳的可得性對于未來燃料結(jié)構(gòu)的影響。

DNV還分地區(qū)評估了燃料成本，以及該地區(qū)的燃料生產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施對未來燃料結(jié)構(gòu)的影響。報告涵蓋了航運業(yè)面臨的燃料轉(zhuǎn)型探索方面的結(jié)論和實際意義，未來還將作進(jìn)一步的總結(jié)。

替代燃料的可得性和時間表

《面向2050年的海事展望》還提供了最新的時間表，顯示從當(dāng)前到本世紀(jì)三十年代中期幾種船型燃料技術(shù)目前及預(yù)期的成熟水平。其技術(shù)就緒級別（TRL）從已驗證（TRL 4）到1家或多家制造商可得（TRL 9）不等。

能源轉(zhuǎn)換裝置、船上CCS技術(shù)和船上使用除LNG/LPG以外替代燃料的相應(yīng)安全法規(guī)的預(yù)計成熟時間表

目前的時間表包括了對不同能源轉(zhuǎn)換裝置、船上CCS以及替代燃料設(shè)計和船上使用的安全法規(guī)的單獨評估。使用新燃料和燃料技術(shù)要求所有海事業(yè)的利益相關(guān)方加大對安全性的關(guān)注度，并制訂和實施相關(guān)安全法規(guī)。安全法規(guī)成熟度很低的話表示完全缺失支持新造船設(shè)計方和船廠的規(guī)范性國際標(biāo)準(zhǔn)。如果法定審批基于公認(rèn)的國際標(biāo)準(zhǔn)，則顯示為較高的成熟度水平。

Eirik Ovrum預(yù)計，首先出現(xiàn)的是服務(wù)于核心市場的技術(shù)和功率范圍，之后根據(jù)需求進(jìn)一步拓展產(chǎn)品范圍。

以數(shù)字化實現(xiàn)轉(zhuǎn)型

數(shù)字化是當(dāng)今航運業(yè)除脫碳外的另一大主要變革力量，并且兩者齊頭并進(jìn)。到2050年，數(shù)字工具可以實現(xiàn)高達(dá)15%的溫室氣體減排效果。DNV報告探討了如何通過基于模型的模擬和優(yōu)化，用數(shù)字工具實現(xiàn)能效更高的船舶設(shè)計、建造和運營。

預(yù)計日益精密的數(shù)字孿生技術(shù)將得到更多應(yīng)用。采用該技術(shù)的虛擬船舶可以對所有船上設(shè)備、機(jī)器、網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)進(jìn)行建模，在網(wǎng)絡(luò)空間實現(xiàn)互聯(lián)和整合。潛在的好處包括通過監(jiān)測、優(yōu)化路線和規(guī)劃、診斷與糾正行動以及基于模擬器的船員培訓(xùn)，實現(xiàn)營運中船舶溫室氣體績效的優(yōu)化。同樣，數(shù)字孿生可以通過船隊規(guī)模、構(gòu)成和航速的模擬和優(yōu)化，提升船隊利用率和溫室氣體排放績效。

合作至關(guān)重要

《面向2050年的海事展望》中的分析和建模強(qiáng)調(diào)，能否實現(xiàn)航運業(yè)脫碳目標(biāo)在很大程度上取決于整個海事價值鏈以及與其他行業(yè)的合作。

例如，上述技術(shù)成熟時間表假定了燃料的可得性，以及對各類燃料技術(shù)的市場需求是存在的。Eirik Ovrum指出，許多其他因素同樣也會影響這些技術(shù)的實際推廣。例如配送和加注基礎(chǔ)設(shè)施、實現(xiàn)CCS所需的基礎(chǔ)設(shè)施、政策和激勵計劃、燃料價格和技術(shù)成本等。

數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)了更好的系統(tǒng)設(shè)計、更高效的系統(tǒng)集成和調(diào)試，提升了船舶營運的安全性和能效

到2030年，航運業(yè)約5%的能源將屬于碳中和燃料。如果要實現(xiàn)2050年整個海事業(yè)的脫碳目標(biāo)，所需的燃料基礎(chǔ)設(shè)施將供應(yīng)2.7億噸替代燃料，這是一個巨大的挑戰(zhàn)。這一切都需要對船上技術(shù)和岸上設(shè)施大量投資。

脫碳成本分析

據(jù)《面向2050年的海事展望》估算，要在2050年實現(xiàn)脫碳目標(biāo)，僅對船舶的總投資每年就要增加80億—280億美元。此外，每年還需300億—900億美元的投資，用于擴(kuò)大陸上燃料生產(chǎn)、配送和加注基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)模，這樣才能在本世紀(jì)中葉滿足100%的碳中和燃料供應(yīng)需求。如果采用更昂貴的能源和岸上設(shè)施，則可能需要每年增加超過100億—150億美元的投資才能實現(xiàn)全面脫碳，比目前的水平高出70%—100%。DNV估計，到2050年實現(xiàn)航運業(yè)完全脫碳所需的投資，大約是IMO當(dāng)前目標(biāo)的2.5倍。

Eirik Ovrum總結(jié)稱，脫碳挑戰(zhàn)的規(guī)模之大、范圍之廣，意味著海事業(yè)必須依靠強(qiáng)大的聯(lián)盟，才能推動燃料供應(yīng)鏈的發(fā)展。租船商、能源巨頭、燃料供應(yīng)商、政府、港口和船東應(yīng)該聯(lián)手確保向正確的項目提供充足的資金。這可以為先發(fā)者帶來項目啟動機(jī)遇，從而在需要的地點和時間大規(guī)模供應(yīng)替代燃料。綠色航運走廊有助于開啟這一機(jī)遇，并減少因燃料結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)施過時的風(fēng)險。