環球零碳 | 清潔航運燃料的未來：甲醇還是綠氨

撰文 | Penn；編輯 | 郭郭

→這是《環球零碳》的第271篇原創

承擔全球80%貿易運輸任務的航運業，如今正面臨更為嚴苛的“脫碳”考驗。航運業如何實現綠色轉型、助力“雙碳”目標的實現備受各界關注。

國際海事組織（IMO）2020 年的數據顯示，全球航運業在二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等溫室氣體的排放每年已超過10 億噸。其中，二氧化碳的排放占據絕對主導，達98%。航運業的碳排放占全球人為活動排放總量的比重已逼近3%。

IMO 預警，如果控制措施不及時落實，預計全球船舶碳排放量在2050 年將飆升150%~250%，占比增至18%。

航運業減排成效的核心在于可替代燃料的生產和供給，即清潔燃料的布局。

對于短距離、點對點或休閑劃船，基礎設施、電力或持續時間不是關鍵因素，于是出現了多種選擇，例如輕型電池和氫燃料。一旦涉及更長的距離和全球運輸，就需要能量密度比較高的燃料。

但哪一種燃料會成為未來主流，是廣泛被看好的綠氨，還是目前正在興起并被很多船東使用的甲醇，卻爭議很大。

01 航運巨頭押注甲醇

自從世界上第一艘甲醇動力改造渡輪“Stena Germanica”于2015 年開始投入運營，國際上就掀起了一股研發甲醇燃料船的浪潮，并取得不錯進展。

6月20日，我國首制甲醇雙燃料動力綠色船舶在中國船舶集團旗下廣船國際交付離廠。4.99萬噸甲醇雙燃料化學品/成品油船首制船由廣船國際自主研發建造，配備了世界領先的甲醇雙燃料驅動系統，最高可減少75%的碳排放、15%的氮排放和99%的硫及顆粒物排放。

這標志著中國已熟練掌握甲醇雙燃料動力船舶的建造技術，也為甲醇燃料助力全球航運業低碳轉型添了把火。

對于船用綠色燃料的選擇，航運巨頭丹麥馬士基公司(Maersk)一直是甲醇燃料的忠實支持者。2021年馬士基航運公司選擇對氨、甲醇、生物柴油以及木質素等4 種燃料進行研究測試，并宣稱將于2023 年啟用以甲醇為燃料的支線集裝箱船。

2021年7月，馬士基在現代尾浦造船訂造了1艘3500TEU碳中和甲醇動力集裝箱船，成為全球首家訂造零碳集裝箱船的航運公司。同年8月，馬士基在韓國現代重工下單訂造了8+4艘16000TEU級甲醇動力集裝箱船，這是全球首次搭載甲醇燃料動力發動機的大型船舶，4艘備選訂單在今年年初確認生效。

近日，馬士基已與韓國三家船廠開始洽商新的甲醇動力系列船舶建造項目，預計建造8+4艘，訂單規模22億美元。如果加上此次計劃訂造的12艘16000TEU甲醇動力船，馬士基的甲醇動力集裝箱船手持訂單數量將擴大到25艘。

此外，今年馬士基還與中集安瑞科、歐洲能源、綠技行(上海)等六家公司建立戰略合作伙伴關系，旨在采購綠色甲醇。此舉最遲將于2025年把全球綠色甲醇年產能提升至73萬噸，并幫助馬士基獲取遠超首批 12 艘新型集裝箱船所需的綠色甲醇。

一直以來都是選擇投資液化天然氣（LNG）動力船的達飛輪船首次嘗試投資甲醇動力集裝箱船，成為繼馬士基航運之后第二家建造甲醇動力船的集運巨頭。6月3日，達飛集團在其2022年第一季度業績報告中透露，將訂造6艘15000TEU甲醇雙燃料船，這是達飛輪船首次訂造甲醇動力集裝箱船，也是全球第二份甲醇動力萬箱船訂單。

02 綠氨與甲醇的優劣對比

新型船用燃料主要分為兩類：氨和氫等零碳燃料，以及凈零碳燃料，后一種主要以甲醇為主。

甲醇燃料船能登上航運舞臺并呈快速發展勢頭，與甲醇作為船舶動力燃料的優勢不無關系。

甲醇不含氮氧化物和硫，無色、易燃、易儲存，由可持續生物質（通常稱為生物甲醇）或通過可再生能源由二氧化碳和氫氣制成的可再生甲醇是一種超低碳化學品。據甲醇研究所統計，與常規船用燃料相比，甲醇最多時可減少25% 二氧化碳排放（可再生甲醇減少的更多），減少高達 80% 的氮氧化物排放，并完全消除硫氧化物和顆粒物的排放。

甲醇通常條件下為液體，不需要低溫儲存和絕熱，不僅安全性比LNG 高，而且比較容易獲得，價格與低硫燃油相差不大。隨著船用車用的推廣應用，2020年全球甲醇產量已達到1 億噸，10 年間翻了一番。目前，全球已有122 個港口可以加注甲醇燃料。在建造、運營成本上，甲醇動力船造價比同規格LNG動力船低22%，比同規格燃油船舶造價高出約10%，但可免征柴油碳稅每噸二氧化碳250 至450 美元。

清潔能源金融服務商Longspur Research日前發布最新報告《甲醇和航運》，從減排能力、能源密度、成本、易用程度四方面對比不同船用燃料，因甲醇技術成熟、基礎設施改造難度小費用低、使用安全、加注便利、成本低，被綜合判定為目前海事業船用綠色燃料的最佳選擇。而事實上，甲醇也正在迅速發展成為最可行、排放較少且成本最低的一種船用燃料替代品。

跟甲醇相比，綠氨是另一種被業界看好的航運燃料，主要原因是氨在燃燒時不會排放二氧化碳，所以成為關注的焦點。但船舶運營商通常不想使用氨，因為它是有毒的。

液態氨的優點是，不僅在體積上的能量密度更高（運輸的最重要指標,為 3.5kWh/l）,而且氨的儲存與運輸要比液態氫（-253度）、液化天然氣（-163度）在技術方面要容易，所以在運輸和儲存方面更具有能效性和優勢。氨不像重質燃料油那樣能量密度高，但對于船上儲存來說是可以接受且經濟可行的。與氫氣相比，氨具有更高的存儲能力。

氨也是一種廣泛交易的商品，氨市場已經存在一個全球分銷系統，它是一種價格透明的全球商品，在當前工業界具有較大的產量和穩定的供應。100 年來，航運和陸上工業一直將氨作為散貨處理。這一經驗可用作制定安全法規和確保氨得到安全處理的必要程序的基礎。

不可否認的是，氨燃料對人體存在一定毒性，對部分金屬具有腐蝕性，而且燃燒時會產生氮氧化物排放，所以在船舶應用上還面臨著輸送、存儲、后續處理和燃燒控制等方面技術挑戰。其實，從技術角度來看，氨是安全的，只是人們對氨的看法需要改變，才能被接受為燃料。如果找到了處理安全問題的良好解決方案，這將徹底改變局面。

盡管存在一些缺點，但在確保嚴格的防止泄漏條件下,氨作為綠色船用備選燃料具有很高的潛力，因此在全球航運業中也越來越受歡迎。除了 MAN Energy Solution 努力生產第一艘以氨為燃料的油輪之外，還有一些項目正在進行中。芬蘭的瓦錫蘭計劃開始在挪威斯托德的船用內燃機中測試氨，挪威船東Eidesvik 正和瓦錫蘭合作將一艘LNG 雙燃料海工輔助船改裝為使用氨燃料發動機的船舶，計劃于2023 年完工。屆時，這將是全球首艘航行于公海的商業化氨燃料動力船。

針對氨，國際能源機構(IEA) 發表的《2020 能源展望》報告顯示，預計到2060 年將有60% 以上的新船使用氨或氫燃料。由阿法拉伐、哈夫尼亞、哈爾多·托普索、維斯塔斯和西門子歌美颯共同發布的報告認為，氨有潛力能夠為未來全球30% 的海上船隊提供動力。

要真正實現氨燃料船舶規模運營，打破技術層面制約還不夠，包括燃料生產供應、加注配套設施等在內的產業鏈暢通，以及標準規范完善同樣重要。這些因素直接影響氨燃料的船用經濟性和推廣效果。

03 也許多元化才是出路？

對航運業而言，船舶未來燃料的選擇正在成為新的決定性因素。從目前市場關注的眾多選項來看，還沒有任何一種燃料能夠完全替代傳統能源，各種新型燃料從生產、儲存、運輸、加注等環節都各有優缺點。

專業航運信息咨詢平臺信德海事的負責人陳洋表示，沒有一種可替代燃料是“完美”的。雖然LNG 在燃燒過程中能大幅降低硫氧化物排放,但依舊會產生二氧化碳排放，因此，LNG 被認定為船舶減排的一種關鍵過渡燃料。未來中短期內，在全球船隊完全轉向可再生零碳燃料的過渡階段，LNG燃料無疑將持續扮演重要角色。

氫能源的利用被認為是全球未來可持續發展的必然趨勢，業界也正圍繞氫燃料在內河和近海船舶上的應用開展試點研究。不過，由于能量密度、成本、安全、加注體系等方面的不利因素，氫燃料中短期內應用到大型遠洋船舶上的可能性不大。

鑒于LNG燃料減排潛力在中長期上的不足以及氫燃料在能量密度等方面的劣勢，船舶領域呼聲最高的替代燃料是氫基衍生燃料氨和甲醇。兩者相比各有優劣，氨燃料具備無碳優勢且成本略低，但氨燃料泄漏會產生有毒氣體，且氨燃料燃燒利用率并不高；甲醇則具備技術過渡較成熟、法規明確、基礎設施改造難度小費用低、加注便利等優勢，但是值得注意的是，對甲醇在火災危險性、對人體毒性、腐蝕性方面的風險仍需重點關注。

不管是甲醇還是氨，作為燃料，都需要在生產制備時來自可再生能源，也就是說來自綠色甲醇和綠氨，才對航運業脫碳有意義。

正如國際可再生能源署（IRENA） 報告《到 2050 年實現航運業脫碳的途徑》認為的，最適合國際航運的可再生燃料是甲醇和氨，但需要來自先進的生物燃料和綠色合成燃料。而從船東的角度來看，靈活性對于最大限度地降低財務風險和運營中斷也至關重要。

未來，多種可替代燃料將百花齊放，共同助力航運業減排。

（參考文獻詳見閱讀原文）

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