文|創瞰巴黎 Ana?s Marechal

編輯|Meister Xia

導讀：

航運業的去碳化是一場剛剛開始的革命，通過技術措施去推動航運去碳化的作用十分有限，最終還是要通過清潔能源的轉換來實現。目前，航運業在脫碳之路上不斷地進行探索，試用多種低碳燃料，才有了如今的創新船舶設計思路和替代燃料使用。那么有哪些替代燃料適合為遠洋航運供能？最理想的燃料是哪種？本期”海運減碳“系列二繼續為您解答。

一覽：

• LNG能源轉型存在一定缺陷，因為LNG仍屬于化石燃料，且燃燒會排放甲烷，全球約80%的LNG提供給了甲烷排放率高達3%的船舶。
• 生物燃料并不適合航運業使用。航空業等其他行業需要第二代、第三代生物燃料才能實現去碳化。
• 若采取可再生能源比例更高的燃料組成，航運業可以削減三分之二的溫室氣體排放。氫能是代替化石燃料的最佳選擇。
• 推廣電制燃料，除了成本高昂，上下游行業的基建部署也存在挑戰，可再生氫氣的量產同樣是個問題。

2012-2018年間，根據IMO的數據 [1]，液化天然氣（LNG）和甲醇在貨輪的燃料組合中的占比越來越高了，對此您有什么看法？

當前，化石燃料仍占航運業能源組合的99%。而由于新冠疫情擾亂了全球航運業，這幾年的航運業溫室氣體排放量趨勢也變得難以把握。盡管如此，LNG的使用率仍在上升。根據我們的估算，LNG已占2020年歐洲海運使用燃料的6%，且2030年可能會增加至25%。但這一轉變并非好事——一方面，LNG屬于化石燃料，另一方面，全球有80%的LNG提供給了甲烷排放率高達3%的船只，而甲烷是溫室效應極強的氣體。所以，從LNG的全生命周期來看，其碳足跡比傳統燃料還要高 [2]。

馬士基等大型航運公司正在開展甲醇燃料轉型。雖然甲醇可以通過可再生氫氣生產，但如今大部分甲醇的生產原料仍是化石燃料資源。因此，對于制造燃料的原材料，需要有更嚴格的監管。在歐盟成員國和歐洲議會層面，這一問題已被提上日程。

只要是可再生原料生產的，就一定是綠色燃料嗎？

除了關注原材料來源之外，還應考慮燃料生產過程是否會引發原材料使用沖突。例如，生產生物燃料，應避免與糧食生產競爭資源，避免農業土地分配發生不利變化。只有以廢料為原料生產的生物燃料才是真正“綠色”的。原材料的可獲得性也是個重要的考量因素。航空業等其他行業需要第二代、第三代生物燃料才能切實地縮小碳足跡。根據我們的估算，到2050年，即使將百分百的農業廢料轉化為燃料，也僅能滿足航空業10%的需求。我們并不認為生物燃料適合當前的航運業。

航運去碳化，最理想的燃料是哪種？

若采取可再生比例更高的燃料組成，航運業可以削減三分之二的溫室氣體排放 [3]，但必須考慮大型船只的能耗特點。對于小型內河船只，電能具有較好前景，且已得到應用。但如今的電池技術尚不足以為大型船只供能，只有由可再生原料生產的氫燃料才可滿足其需求。

對于中短途航運，可以考慮直接在燃料電池或內燃機中使用氫氣。但是長途航運所需的氫氣體積較大，運載量受船內空間限制。所以對于長途運輸，電制燃料是最好的選擇，比如利用可再生氫合成的電制甲醇、電制氨。如果推廣這些電制燃料的使用，可以將航運業的溫室氣體排放量減少70%以上，使用電制氨甚至可以實現100%減排。

何為電制燃料？

電制燃料指所有由氫制成的燃料，一般以液體形式存在，供船舶使用。除了氫氣單質之外，由綠色氫氣和氮氣合成的電制氨氣，以及綠色氫氣和二氧化碳合成的電制甲醇、電制甲烷、電制柴油都屬于電制燃料。電解水得到的氫氣，與二氧化碳在熱催化反應器里結合，便能產生上述綠色燃料。二氧化碳原料可以從大氣中捕獲，或者從農業廢料、生活垃圾等生物來源獲得，但若從化石來源獲得，則碳足跡會明顯增加，生產出來的燃料全生命周期總碳排放甚至高于傳統燃料。

電制燃料最主要的瓶頸就是成本。可再生氫燃料都價格不菲。即使是最廉價的電制氨也比生物燃料貴四倍 [4]。雖然未來隨著使用推廣，會產生規模經濟效應，但價格依舊會比傳統燃油高。

現有的合成燃料，可以給貨輪加注使用嗎？

相關的技術已經成熟了，但技術的側重點在于船舶的更新換代，用新的設計和使用電制燃料的發動機提高能效。歐洲現役的船舶中，有三分之一即將到達使用年限的終點，所以船舶更新技術具有重大意義。世界上首個氨能發動機預計將于2024年問世，由德國企業曼恩能源方案研發。與此同時，瓦錫蘭集團正在開發氨-甲醇發動機。亞洲的一些造船廠稱，其生產的第一批氨能船舶將于2025年投入使用。

推廣電制燃料，除了成本高昂，上下游行業的基建部署也存在挑戰。丹麥和挪威啟動了一系列項目，生產、使用可再生電制甲醇、綠色氫氣、電制氨，但仍面臨氫氣產量不足的問題。因為烏克蘭危機的爆發，歐盟不得不提高其氫氣產量目標，力爭2030年前氫氣總產量達到2000萬噸。此外，現有的基礎設施難以改裝為氫氣存儲加注設施，故需要開發新的基建。以氨為例，氨氣具有毒性和腐蝕性，需要專門的儲存條件。相比之下，電制柴油可以兼容現有的船只和設施，但成本比綠色氫氣還要高，所以無法大規模推廣。

當前的立法為LNG設施的建設提供了不少支持，但我們認為更應該支持氫氣和氨氣加注設施的部署，并制定船舶綠色燃料使用量的最低標準。

參考資料：

1. Organisation maritime internationale, Fourth IMO GHG Study 2020, 2021.

2. Transport &Environment, 2022, FuelEU Maritime : T&E analysis and recommandations. How to drive the uptake of sustainable fuels in shipping

3. Transport &Environment, 2021, Decarbonising European Shipping. Technological, operational and legislative roadmap

4. T&E, based on cost assumptions of Ricardo EAE and UMAS-LR