為航運降碳減排提供中國方案

文章來源:中國科學(xué)報沈春蕾2024-04-26 09:00

“要實現(xiàn)船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略目標(biāo),目前主要從兩個方面著手,一是將新型綠色燃料用于發(fā)動機;二是采用排放后處理技術(shù)。”
 
4月20日,在2024世界內(nèi)燃機大會開幕當(dāng)天,中國船舶集團(tuán)有限公司第七一一研究所(以下簡稱七一一所)總工程師王鋒在接受《中國科學(xué)報》專訪時如是說。
 
2023年7月, 國際海事組織在海洋環(huán)境保護(hù)委員會第80次會議上通過船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略,提出了“國際航運溫室氣體排放盡快達(dá)峰,并考慮到不同國情,在接近2050年前后達(dá)到凈零排放”的目標(biāo)。
 
在本次采訪中,王鋒分析了船舶發(fā)動機降碳減排的技術(shù)路徑,并給出解決方案。
 
核心零部件改型升級
 
《中國科學(xué)報》:制造一臺船舶發(fā)動機的成本高昂,能否對現(xiàn)有船舶發(fā)動機進(jìn)行合理改造,以適應(yīng)不同燃料?
 
王鋒:通過對船舶發(fā)動機核心部件進(jìn)行優(yōu)化改造,可以適應(yīng)不同燃料的燃燒特性。
 
2023年,我們在已有的CS21柴油機上通過加裝低壓甲醇噴射閥和雙燃料控制系統(tǒng),實現(xiàn)了低成本甲醇柴油雙燃料改造升級, 實現(xiàn)甲醇最高替代率不低于60%。后來又基于自主研發(fā)的甲醇柴油雙燃料高壓噴射系統(tǒng)實現(xiàn)了甲醇最高替代率超過95%,同時減少60%的氮氧化合物和99%的硫氧化合物排放。
 
下一步,我們還將對船舶發(fā)動機進(jìn)一步改造,以適應(yīng)其他可以實現(xiàn)降碳減排的新型燃料。
 
《中國科學(xué)報》:您提到對柴油發(fā)動機進(jìn)行加裝改造,此舉必然會帶來成本的增加,用戶為什么愿意花這筆錢呢?
 
王鋒:國際海事組織是國際航運規(guī)則的主要制定者,最新的船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略明確要求,到2030年,國際海運單次運輸任務(wù)的二氧化碳排放量應(yīng)比2008年平均減少40%及以上,并進(jìn)一步加強零排放或近零排放技術(shù)、燃料及能源的推廣與應(yīng)用。
 
如果達(dá)不到減排要求,船東必然要面臨懲罰,比如支付碳稅,這筆錢比改造費用貴,用戶在計算這筆帳后就能意識到現(xiàn)在升級改造是劃算的。
 
《中國科學(xué)報》:改型升級后的船舶發(fā)動機核心零部件產(chǎn)品是否已經(jīng)投放市場?
 
王鋒:我們自主研發(fā)的CS21DF-M甲醇雙燃料中速機將于2024年下半年交付示范應(yīng)用,大部分基于原柴油機的零部件已經(jīng)過實船運行考核,燃料噴射系統(tǒng)已完成上千小時平臺可靠性試驗。該產(chǎn)品不僅可以實現(xiàn)在甲醇和柴油運行模式間的靈活切換和快速響應(yīng),還可以滿足IMO TierⅡ和Tier Ⅲ(配SCR后處理)的排放要求以及中國第二階段排放法規(guī)要求,為船舶提供綠色低碳轉(zhuǎn)型解決方案。
 
開發(fā)碳排放捕集系統(tǒng)
 
《中國科學(xué)報》:在未來很長一段時間內(nèi),含碳能源仍將占主導(dǎo)地位,有沒有既能保留含碳能源的使用,又能控制碳排放的技術(shù)方案呢?
 
王鋒:七一一所很早就意識到這是船舶減排路徑上不可避免的一個階段,先后部署了圍繞高效二氧化碳捕集、低能耗二氧化碳分離、低溫二氧化碳深度液化等關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān),并開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的船用碳捕集產(chǎn)品,解決了傳統(tǒng)碳捕集技術(shù)捕集效率低、能耗高、體積大等問題。
 
《中國科學(xué)報》:你們研制的碳捕集產(chǎn)品目前有應(yīng)用嗎?效果如何?
 
王鋒:我們開發(fā)的船載碳捕集系統(tǒng)(OCCS)已有實船交付案例。2023年1月,我們給14000TEU(標(biāo)準(zhǔn)箱)集裝箱船加裝了脫硫和碳捕集系統(tǒng),已經(jīng)成功完成試航。這套碳捕集系統(tǒng)涵蓋了二氧化碳吸收、分離、壓縮再液化、存儲全工藝流程。通過加裝碳捕集系統(tǒng),該船可實現(xiàn)每年碳減排4.4萬噸,項目改造總成本不到甲醇燃料或氨燃料動力改造成本的一半。
 
今年4月底,該船將在上海洋山港進(jìn)行C型罐二氧化碳岸端卸載回收,這也是船用碳捕集產(chǎn)業(yè)閉環(huán)中的里程碑式案例。未來碳捕集系統(tǒng)的加裝有望成為航運業(yè)實現(xiàn)大規(guī)模碳減排的一條有效技術(shù)路線。
 
《中國科學(xué)報》:既然碳捕集系統(tǒng)的效果很好,有沒有可能實現(xiàn)100%的碳捕集,也就是完全的零碳排放?
 
王鋒:從技術(shù)角度來說沒有問題,還需要兼顧成本。就拿正在航行中的14000 TEU集裝箱船來說,我們捕集20%的碳就可以滿足目前的排放要求,更大比例的碳捕集要增加能耗和存儲空間。目前來看,我們的碳捕集系統(tǒng)完全可以滿足未來更嚴(yán)苛的船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略目標(biāo)。
 
提升國際話語權(quán)
 
《中國科學(xué)報》:前面您多次提到國際海事組織,能否從你了解的情況談?wù)?,中國在這個組織里處于什么地位?
 
王鋒:海運是一個古老而傳統(tǒng)的行業(yè),國際海事組織是聯(lián)合國負(fù)責(zé)海上航行安全和防止船舶造成海洋污染的一個專門機構(gòu),總部設(shè)在英國倫敦。中國作為國際海事組織的成員國,需要履行國際公約的要求,包括執(zhí)行相關(guān)的減排規(guī)則。
 
據(jù)了解,今年3月,國際海事組織船舶系統(tǒng)與設(shè)備分委會第10次會議召開,會議共設(shè)20項議題,收到各國提案58份,其中來自中國的提案14份,數(shù)量連續(xù)6年居IMO成員國之首。
 
近年來,國際海事組織在不斷更新規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn),中國多次深度參與。2021年國際海事組織第32屆大會審議通過了海上安全委員會提交的《關(guān)于船舶交通服務(wù)指南的大會決議草案》,該修訂工作歷時5年,也是我國在深度參與國際海事事務(wù)中貢獻(xiàn)中國方案、提高規(guī)則制定話語權(quán)的一項重要成果,提升了我國在船舶交通服務(wù)領(lǐng)域的國際影響力。
 
這些年來,我們國家在國際海事組織里的話語權(quán)是逐漸提升的,這跟我們技術(shù)裝備水平的快速發(fā)展有很大關(guān)系。
 
《中國科學(xué)報》:國際海事組織的規(guī)則必須嚴(yán)格遵守嗎?如果有些規(guī)則不合理,怎么辦?
 
王鋒:不管哪個國家,只要開通國際航運,就必須嚴(yán)格遵守國際海運組織的規(guī)則,不然就將面臨懲罰,經(jīng)濟性懲罰可能還算比較輕的一種懲罰形式。
 
前面也說過,我們的技術(shù)推廣并不在于自己,而在于規(guī)則的制定者,也就是國際海事組織。就拿降碳減排來說,國際海事組織要求國際航運的用戶服從既定規(guī)則,并將規(guī)則換算成統(tǒng)一的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn),倒逼用戶通過科技創(chuàng)新來減排增效。
 
《中國科學(xué)報》:國際海事組織提出的船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略的期限馬上就要到來,如果實現(xiàn)不了怎么辦?您怎么看待?
 
王鋒:作為該戰(zhàn)略的一部分,國際海事組織同意在2025年實施某種形式的排放價格,以縮小化石燃料和綠色能源之間的價格差距。
 
今年3月,在國際海事組織最新一輪會談中,34個國家支持對航運業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體排放進(jìn)行收費,較2023年上一輪談判的支持率大幅上升,預(yù)計可能在明年被國際海事組織采納。
 
從科研從業(yè)者的角度出發(fā),我們預(yù)期將有一批新技術(shù)、新工藝投入開發(fā)與應(yīng)用,而且隨著這些年來我國造船技術(shù)水平的提升,我們對實現(xiàn)船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略目標(biāo)是有信心的。
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