海事行業(yè)的脫碳目標具有多重性和復雜性。DNV與內(nèi)燃機設(shè)計公司MAN Energy Solutions的一項合作有助于實現(xiàn)這些目標，即研究如何對現(xiàn)有海上船隊開展使用可持續(xù)燃料的雙燃料輪機改造。

為了使航運業(yè)實現(xiàn)脫碳、以充分滿足《巴黎協(xié)議》將全球升溫限制在1.5℃以內(nèi)的目標，需要采取全生命周期方法，也稱為“從油井到尾氣排放”視角。這促使海事行業(yè)以一種全面的方式評估航運排放，并使船東擺脫“從油罐到尾氣”的方法，排放報告可以向上游延伸至燃料的生產(chǎn)。

“從油井到尾氣排放”視角提升了現(xiàn)有船隊的標準

雖然每年新交付的1500-2000艘二沖程船舶和750艘四沖程船舶采用了大量創(chuàng)新，但實現(xiàn)海上溫室氣體減排的最大挑戰(zhàn)來自現(xiàn)有商船隊，其中包括大約5.5萬艘二沖程內(nèi)燃機船舶和約3萬艘四沖程內(nèi)燃機船舶。

對現(xiàn)有船舶加以改造，使其能使用氨和甲醇等替代燃料，是海事行業(yè)實現(xiàn)預期減排的選擇之一。但改造之路充滿不確定性。

“除了提升能效和使用生物燃料，改造是幫助現(xiàn)有船隊實現(xiàn)脫碳目標的另一選擇”，DNV業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理Christos Chryssakis表示，“但目前沒有強制要求進行改造，因此實現(xiàn)該目標的未來時間表尚不明確。”

生物燃料供給有限，在海事行業(yè)無法大面積推廣

目前，減少現(xiàn)有船隊排放最直接的方法，是使用可持續(xù)生物燃料驅(qū)動的單一燃料輪機。包括脂肪酸甲酯（FAME）和氫化植物油（HVO）在內(nèi)的部分生物燃料具備了“即用型”特性，這意味著它們可以與現(xiàn)有的化石燃料混合使用。這對于船東來說是一種有吸引力的選擇，因為它提供了靈活的脫碳方式而無需大量的資本投資。

然而，生物燃料仍面臨著不少關(guān)鍵挑戰(zhàn)。盡管2022年是生物燃料消耗破紀錄的一年，但消耗量在海事能源結(jié)構(gòu)中所占的比例僅為0.1%。

“其他行業(yè)對生物燃料的需求很高，而供應卻很有限”，Chryssakis指出，“這意味著海事行業(yè)可能很難獲得所需的生物燃料數(shù)量，并且價格會很高。因此，目前看來生物燃料不太可能成為實現(xiàn)整個海上船隊脫碳的靈丹妙藥。”

理論上，生物燃料是現(xiàn)有船舶實現(xiàn)碳中和的理想方式，但供應數(shù)量不足。

改造船隊是長期解決方案

由于目前生物燃料無法大面積推廣，把大型船舶改造為使用雙燃料輪機越來越被視為海事行業(yè)實現(xiàn)脫碳目標的方法之一。把單一燃料發(fā)動機改造為雙燃料發(fā)動機后，船舶發(fā)動機可以在常規(guī)燃料的引燃噴射下，使用第二種可持續(xù)燃料。雖然這種傳統(tǒng)燃料主要是傳統(tǒng)化石燃料，船舶也可以使用可持續(xù)生物燃料或合成燃料。

雙燃料改造已經(jīng)用于將能源運輸船的輪機轉(zhuǎn)換為其運載的燃料，最常見的是液化天然氣（LNG）和液化石油氣（LPG）。這樣通�？梢詼p少約15-20%的碳排放，凸顯了這兩者作為過渡燃料的關(guān)鍵作用。然而，為了實現(xiàn)脫碳目標，還需要對全壽命周期內(nèi)排放近零的燃料進行雙燃料改造，例如綠氨、綠色甲醇和電化燃料。

大型船舶最適合改造

根據(jù)DNV和MAN ES的評估，二沖程輪機船舶的關(guān)鍵改造技術(shù)要求是電控輪機，缸徑在50厘米以上并于2015年1月1日后進行海上試航。根據(jù)燃料類型不同，包括燃料儲存和供應系統(tǒng)在內(nèi)的改造成本為500萬到1500萬美元不等，根據(jù)經(jīng)驗來看，控制在新造船成本的25%以內(nèi)才有經(jīng)濟可行性。

通常一艘最低建造成本在5000萬美元左右的新船才適合這類改造。符合該標準的船舶包括5萬載重噸以上的油船、16萬載重噸以上的散貨船以及7000標箱以上的集裝箱船。在某些情況下，例如改為使用甲醇的船舶，成本可能會更低。而對于四沖程輪機，在8到15年前進行過海試的大缸徑輪機船舶最適合雙燃料改造。

“理論上現(xiàn)有全球商船隊中，僅有不到10%的船舶適合改造”，Chryssakis說，“由于成本和不確定性，我們還沒有見到這種情況，但可能會在未來五到十年間出現(xiàn)，特別是在2030年之后，屆時法規(guī)將真正開始發(fā)揮作用。不過，很難預測其中會有多少真正實現(xiàn)。”

IMO的部分現(xiàn)行法規(guī)阻礙了船東開展雙燃料改造

盡管一些國家推動IMO實現(xiàn)更大的雄心，目標是到2050年實現(xiàn)零排放，但該組織的部分法規(guī)阻礙了全球船舶快速、大規(guī)模地開展雙燃料改造。改造倡導者最擔心的是，為了使雙燃料改造符合氮氧化物標準，需要對完全相同的電控輪機類型開展母型機測試。但相對較新的輪機技術(shù)如甲醇和氨，并不適用于所有的缸徑尺寸，這意味著對于某些期望的雙燃料輪機改造，通常無法獲得測試母型機。

此外，部分老舊輪機型號例如使用重油（HFO）的輪機，不再適合新造船。這意味著哪怕船東想把HFO輪機改造為雙燃料輪機，也無法獲得新造船的母型機用于測試，因此根據(jù)現(xiàn)行IMO法規(guī)，改造變得異常困難。除非修改這一規(guī)定或者制訂新的導則，否則改造的步伐將受到嚴重阻礙。

輪機改造也面臨實際挑戰(zhàn)

大規(guī)模輪機改造之路也面臨其他諸多障礙。出于不同的商業(yè)優(yōu)先事項考慮，有能力開展雙燃料改造的船廠數(shù)量有限。如果改造需求很大，可能會導致產(chǎn)能問題。此外，這類項目的復雜性以及當前最佳實踐的不確定性，也讓船東和船廠面臨潛在的巨額成本超支。替代燃料的成本高企也加大了船東對經(jīng)濟性的擔憂。

“像氨和甲醇之類的燃料成本，對于希望減少溫室氣體排放但同時確保利潤的船東來說是一大問題”，Chryssakis說，“目前，這類燃料的價格遠高于傳統(tǒng)船用燃料，船東在將大量資本支出用于改造項目之前，需要確保其租船人愿意支付新增的燃料成本。”

營運中船隊的輪機改造面臨挑戰(zhàn)，因為改造既昂貴又復雜。

碳交易機制將消除價格差異

與傳統(tǒng)燃料相比，替代燃料的高成本將通過歐盟計劃于2024年實施的排放交易機制（ETS）得以解決，IMO也將在未來引入類似的碳定價機制。如果執(zhí)行得當，將有助于消除新燃料與傳統(tǒng)燃料之間的成本差異，讓雙燃料改造具備長期的財務(wù)吸引力。

船東也需要得到保障，即港口及加注設(shè)施將擴大基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模，為改造后的輪機提供燃料。盡管這并非易事，卻是關(guān)鍵的組成部分，需要港口、私人能源供應商和政府開展大規(guī)模投資。鼓勵使用低碳燃料的法規(guī)如FuelEU Maritime，則有助于鼓勵更高水平的投資，IMO將在未來實施類似標準。

需要所有利益相關(guān)方的投入

如果要成功克服所有上述問題以及尚未遇到的問題，需要時間、也需要一系列利益相關(guān)方之間的協(xié)作。

“需要擴大船廠產(chǎn)能并開發(fā)能力，以實際和有性價比的方式開展改造”，Chryssakis認為，“輪機制造商需要時間和資金來開發(fā)最優(yōu)的雙燃料解決方案。船級社需要盡可能多的信息來開發(fā)合適的雙燃料改造框架，確保船舶運營持續(xù)滿足最高的安全標準。”

所有這些都離不開堅實的法律框架，以及各國政府、IMO和其他監(jiān)管機構(gòu)的支持。最關(guān)鍵的是，海事行業(yè)還需要金融機構(gòu)的支持，以獲得開展這項艱巨任務(wù)所需的資金。不少綠色融資方案如波塞冬原則已經(jīng)得到落實，應鼓勵投資于雙燃料改造項目。

雙燃料改造是一項復雜而具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。不過大多數(shù)利益相關(guān)方都認同，如果海事行業(yè)真的想要實現(xiàn)其脫碳目標，那么成功實現(xiàn)雙燃料改造目標至關(guān)重要。