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碳捕集技术应用在哪种燃料的船舶上前景最好?

碳捕集技术应用在哪种燃料的船舶上前景最好?

信德海事网 郭建平

航运业在未来几年面临着需要减少温室气体排放量的巨大压力。从Deltamarin的项目中我们可以看出这一点,每个设计项目都涉及到对各种减排技术的检验和实施。Deltamarin在研发方面投入了大量资金,从而获得并保持行业领先的船舶技术知识。

在海洋环境中,有一项新兴技术目前可能没有受到过多关注,那就是燃烧后捕捉技术(PCC)。这些系统可以从船舶排放的废气中提取二氧化碳,然后将二氧化碳液化,储存在船上,最终输送到岸上供永久储存或进一步使用。

Deltamarin最近参与了与 Total、Minerva和DNV联合开发的一个工业项目,研究油轮实现零排放的途径。在众多的方法中,选择了碳捕获技术并进行了研究。其中的一个结论是,在价格高昂的低碳或零碳燃料普及之前,这种技术可以使碳足迹减少30%。这个项目发人深省,并且可以引导我们更深入地研究碳捕捉的潜在应用。

其实在今年早些时候,Deltamarin就与Wärtsila合作,研究如何在Ropax渡轮上应用该种技术。Wärtsilä最近宣布,正在进行产品开发,并在挪威莫斯设立了一个试点工厂用以测试设备。

为什么要聚焦于Ropax船?

最初的想法是,Ropax船是一种合适应用碳捕获技术的船舶,因为这类船舶在固定的航线上运行,捕获的二氧化碳可以经常输送到岸上,船上存储所需的体积更小。许多Ropax船的运营商会选择液化天然气作为燃料。LNG与基于吸收的碳捕集系统同时使用会有一些好处,因为LNG燃烧后产生的废气较为清洁,而且捕获的二氧化碳液化时产生的热量可以用于发动机燃料的供应。

来源:Deltamarin

将捕获的二氧化碳通过电解和甲烷化处理后,可以生产合成液化天然气。从而,一部分二氧化碳将以燃料的形式再次循环使用。但这种技术的基础设施建设还需要一些相关行业的支持。

该研究比较了一艘新建的155m中型RoPax渡轮使用三种燃料MGO、HFO和LNG下的不同情况,对后两种燃料的研究中加入了碳捕获系统。考虑到船舶的热平衡,废气处理和碳捕集系统及相关辅助设备的规格在与Wärtsilä密切合作下确定的。然后比较了这艘船在三个不同航线上的资本支出、运营支出和排放费用,同时还审查了是否符合当前和即将出台的法规(如EEDI和CII)的的规定。

来源:Deltamarin

结论——看起来很有希望

该研究的结论是,在研究设定的船舶配置情况下,不影响货物和乘客空间,碳捕获系统是技术上可行的。二氧化碳的捕集率因作业情况而异,使用HFO燃料的渡轮二氧化碳最低捕集率约为25%,使用LNG燃料的渡轮的最低捕集率约为40%。与使用MGO燃料的渡轮相比,使用LNG燃料渡轮的减排总量和碳捕获量可能超过其50%。

利用Deltamarin的成本模型和Wärtsilä提供的相关信息,研究人员详细计算了碳捕捉技术和相关辅助设备所需的额外资本成本。考虑到新造船的总成本,碳捕获的实施需要大约5—7%的额外投资。

关键问题在于其商业价值

二氧化碳的捕获率取决于许多因素,其中之一是有多少余热可用于系统。当船舶的热平衡、系统的空间限制和船舶结构已知时,我们就可以分析二氧化碳的捕获率。之后,碳捕集系统投资回收期的长短主要取决于两个因素:船舶运行过程中消耗燃料的数量(与航次数和航速相关)和对二氧化碳排放的征税水平(实际上就是二氧化碳税和二氧化碳处理成本的差异)。

在最繁忙的航线上,有碳捕获技术使用HFO燃料的渡轮投资回收期不到5年,每吨二氧化碳税为110欧元左右。一般来说,有碳捕集系统以LNG为燃料的渡轮的投资回收期更短,因为这类船舶对二氧化碳的捕集率更高而且初始时对系统的投资更低。在最快的一条航线上,有碳捕集系统的以LNG为燃料的渡轮收回投资的时间为5年,其中二氧化碳税为50欧元/吨。在较慢的航线上,HFO和LNG为燃料的船舶收回投资的时间更长,但都在10年以下,其中一半在5年以下,每吨二氧化碳税为150欧元。

该研究的最终结论是,碳捕获技术是技术可行的,而且确实是一个减少渡轮二氧化碳排放的不错的选择。其中,由于LNG燃料的一些固有优点,这项技术对以液化天然气为燃料的船只来说有更佳的前景。

由于这项技术将建立在现有的废气净化系统的基础上,因此可能比低碳和零碳燃料的应用更快一些,因为低碳或零碳燃料供应的基础设施的建设可能仍需要很长时间。每一艘船和其运营模式都是不同的,所以应用碳捕集技术并不是渡轮达成脱碳目标的唯一途径,但绝对是一个有前景的选择。

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