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為航運降碳減排提供中國方案

文章來源:中國科學報沈春蕾2024-04-26 09:00

“要實現船舶溫室氣體減排戰略目標,目前主要從兩個方面著手,一是將新型綠色燃料用于發動機;二是采用排放后處理技術。”
 
4月20日,在2024世界內燃機大會開幕當天,中國船舶集團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《中國科學報》專訪時如是說。
 
2023年7月, 國際海事組織在海洋環境保護委員會第80次會議上通過船舶溫室氣體減排戰略,提出了“國際航運溫室氣體排放盡快達峰,并考慮到不同國情,在接近2050年前后達到凈零排放”的目標。
 
在本次采訪中,王鋒分析了船舶發動機降碳減排的技術路徑,并給出解決方案。
 
核心零部件改型升級
 
《中國科學報》:制造一臺船舶發動機的成本高昂,能否對現有船舶發動機進行合理改造,以適應不同燃料?
 
王鋒:通過對船舶發動機核心部件進行優化改造,可以適應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,實現了低成本甲醇柴油雙燃料改造升級, 實現甲醇最高替代率不低于60%。后來又基于自主研發的甲醇柴油雙燃料高壓噴射系統實現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,我們還將對船舶發動機進一步改造,以適應其他可以實現降碳減排的新型燃料。
 
《中國科學報》:您提到對柴油發動機進行加裝改造,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則的主要制定者,最新的船舶溫室氣體減排戰略明確要求,到2030年,國際海運單次運輸任務的二氧化碳排放量應比2008年平均減少40%及以上,并進一步加強零排放或近零排放技術、燃料及能源的推廣與應用。
 
如果達不到減排要求,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在升級改造是劃算的。
 
《中國科學報》:改型升級后的船舶發動機核心零部件產品是否已經投放市場?
 
王鋒:我們自主研發的CS21DF-M甲醇雙燃料中速機將于2024年下半年交付示范應用,大部分基于原柴油機的零部件已經過實船運行考核,燃料噴射系統已完成上千小時平臺可靠性試驗。該產品不僅可以實現在甲醇和柴油運行模式間的靈活切換和快速響應,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要求,為船舶提供綠色低碳轉型解決方案。
 
開發碳排放捕集系統
 
《中國科學報》:在未來很長一段時間內,含碳能源仍將占主導地位,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鍵技術的攻關,并開發了具有自主知識產權的船用碳捕集產品,解決了傳統碳捕集技術捕集效率低、能耗高、體積大等問題。
 
《中國科學報》:你們研制的碳捕集產品目前有應用嗎?效果如何?
 
王鋒:我們開發的船載碳捕集系統(OCCS)已有實船交付案例。2023年1月,我們給14000TEU(標準箱)集裝箱船加裝了脫硫和碳捕集系統,已經成功完成試航。這套碳捕集系統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,該船可實現每年碳減排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行C型罐二氧化碳岸端卸載回收,這也是船用碳捕集產業閉環中的里程碑式案例。未來碳捕集系統的加裝有望成為航運業實現大規模碳減排的一條有效技術路線。
 
《中國科學報》:既然碳捕集系統的效果很好,有沒有可能實現100%的碳捕集,也就是完全的零碳排放?
 
王鋒:從技術角度來說沒有問題,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,我們的碳捕集系統完全可以滿足未來更嚴苛的船舶溫室氣體減排戰略目標。
 
提升國際話語權
 
《中國科學報》:前面您多次提到國際海事組織,能否從你了解的情況談談,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的行業,國際海事組織是聯合國負責海上航行安全和防止船舶造成海洋污染的一個專門機構,總部設在英國倫敦。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,包括執行相關的減排規則。
 
據了解,今年3月,國際海事組織船舶系統與設備分委會第10次會議召開,會議共設20項議題,收到各國提案58份,其中來自中國的提案14份,數量連續6年居IMO成員國之首。
 
近年來,國際海事組織在不斷更新規則和標準,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《關于船舶交通服務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中貢獻中國方案、提高規則制定話語權的一項重要成果,提升了我國在船舶交通服務領域的國際影響力。
 
這些年來,我們國家在國際海事組織里的話語權是逐漸提升的,這跟我們技術裝備水平的快速發展有很大關系。
 
《中國科學報》:國際海事組織的規則必須嚴格遵守嗎?如果有些規則不合理,怎么辦?
 
王鋒:不管哪個國家,只要開通國際航運,就必須嚴格遵守國際海運組織的規則,不然就將面臨懲罰,經濟性懲罰可能還算比較輕的一種懲罰形式。
 
前面也說過,我們的技術推廣并不在于自己,而在于規則的制定者,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則,并將規則換算成統一的商業標準,倒逼用戶通過科技創新來減排增效。
 
《中國科學報》:國際海事組織提出的船舶溫室氣體減排戰略的期限馬上就要到來,如果實現不了怎么辦?您怎么看待?
 
王鋒:作為該戰略的一部分,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產生的溫室氣體排放進行收費,較2023年上一輪談判的支持率大幅上升,預計可能在明年被國際海事組織采納。
 
從科研從業者的角度出發,我們預期將有一批新技術、新工藝投入開發與應用,而且隨著這些年來我國造船技術水平的提升,我們對實現船舶溫室氣體減排戰略目標是有信心的。
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