全球首艘氨動力集裝箱船下訂，萬億綠氨市場突然打開

圖片來源：vecteezy

摘要：

近日，全球首艘氨燃料動力集裝箱船訂單花落中國，意味著全球航運(yùn)業(yè)脫碳邁出了新的步伐。相較于氫，氨由于其在儲存和運(yùn)輸方面的明顯優(yōu)勢，正在從最傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)化肥領(lǐng)域向船舶未來燃料領(lǐng)域拓展。國際能源署 (IEA) 在其《凈零排放路線圖》更新版報(bào)告認(rèn)為，如果航運(yùn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)其雄心勃勃的減排目標(biāo)，發(fā)揮主要作用的將是氨，而不是甲醇。

撰文 | Penn

編輯 | Tang

→這是《環(huán)球零碳》的第970篇原創(chuàng)

航運(yùn)業(yè)的碳中和行動越來越緊迫，如果不使用綠色低碳燃料，船舶恐怕以后下海的資格都沒有。

世界上90%的實(shí)物貿(mào)易是通過燃燒重油并排放有毒污染物的船舶運(yùn)輸。現(xiàn)在，年排放量約占全球人為溫室氣體 (GHG) 排放量3%的航運(yùn)業(yè)，正面臨更為嚴(yán)苛的“脫碳”考驗(yàn)。

2023年7月7日，國際海事組織（IMO）通過了新的船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略，修訂后的減排戰(zhàn)略包括到2050年實(shí)現(xiàn)國際航運(yùn)溫室氣體凈零排放，并承諾到2030年全球排放強(qiáng)度降低40%，排放總量比2008年降低20%，力爭達(dá)到30%，替代燃料使用達(dá)到5%，力爭達(dá)到10%。

除了行業(yè)組織的倡導(dǎo)，在具體國家政策方面，航運(yùn)業(yè)也面臨著越來越大的減排壓力。2024年1月1日起，航運(yùn)業(yè)被納入歐盟碳排放交易體系（EU ETS），必須通過購買碳配額來覆蓋40%的排放，這一數(shù)字將在2025年上升至70%，2026年達(dá)到100%。2025年起，F(xiàn)uelEU Maritime也將實(shí)施，該法規(guī)將使歐盟對船舶設(shè)定越來越嚴(yán)格的排放目標(biāo)，以鼓勵(lì)轉(zhuǎn)向更加綠色的燃料。

航運(yùn)業(yè)如何實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型也因此逐漸成為了全球關(guān)注的焦點(diǎn)。長期以來，氫一直被認(rèn)為是航運(yùn)業(yè)脫碳的關(guān)鍵，不過，由于體積能量密度、成本、安全、加注體系、儲運(yùn)等方面的不利因素，氫燃料的呼聲正漸漸地被由氫衍生而來的綠色甲醇和綠氨所蓋過。

通過捕獲的二氧化碳和綠氫結(jié)合形成的綠色甲醇，在燃燒過程中不會產(chǎn)生額外的二氧化碳，由綠氫制成的綠氨更是可以在燃燒過程中實(shí)現(xiàn)零碳排放，二者正在成為船舶領(lǐng)域減排替代燃料的優(yōu)先選擇。

近幾年，在行業(yè)巨頭馬士基的堅(jiān)定支持下，以綠色甲醇為燃料的低碳排放船舶取得了長足發(fā)展。自從2021年馬士基宣布Laura Maersk的訂單以來，到2023年年底大約有180艘新的甲醇船被訂購或在全行業(yè)進(jìn)行改造。而氨動力船舶的發(fā)展則顯得不盡人意，首批氨燃料散貨船訂單在2023年下半年才落地。

近日，氨燃料動力船舶的發(fā)展終于也迎來了重要的里程碑時(shí)刻。2月14日，比利時(shí)船公司CMB.TECH透露，其與挪威Yara Clean Ammonia（YARA），以及北海集裝箱航運(yùn)公司（NCL）合作，向中國船企訂造了世界上第一艘氨動力集裝箱船，計(jì)劃2026年投入使用。

這意味著全球首艘氨燃料動力集裝箱船訂單花落中國，也意味著全球航運(yùn)業(yè)在清潔能源領(lǐng)域邁出了新的步伐。為什么眾多研究機(jī)構(gòu)均看好綠氨成為未來航運(yùn)業(yè)脫碳的主力燃料？綠氨的未來機(jī)遇和挑戰(zhàn)又如何？

圖說：世界上第一艘氨動力集裝箱船Yara Eyde
來源：CMB.TECH

01--全球首艘氨燃料動力集裝箱船來了

全球首艘氨動力集裝箱船將被命名為Yara Eyde號，由中國船舶集團(tuán)旗下上海船舶研究設(shè)計(jì)院自主研發(fā)設(shè)計(jì)，并由青島造船廠旗下青島揚(yáng)帆船舶制造有限公司承建。

據(jù)中國船舶集團(tuán)上海船舶研究設(shè)計(jì)院官微消息，青船公司此次與CMB.TECH簽約的船型由該院自主設(shè)計(jì)研發(fā)，總長約150米，型寬約27米，為1400箱無艙蓋集裝箱船，可裝載約1400個(gè)20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，配備氨燃料發(fā)動機(jī)、氨燃料儲罐、供給系統(tǒng)和加注系統(tǒng)。

在該船研發(fā)過程中，上船院重點(diǎn)考慮了氨燃料具有毒性、腐蝕性等特點(diǎn)，相關(guān)設(shè)計(jì)最大程度減少了氨氣毒性的影響。此外，該船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)(EEDI)滿足第三階段要求，低于基線約45%，碳強(qiáng)度指標(biāo)(CII)評級A級，每年可減少約1萬噸二氧化碳排放。其中，CII是船舶每單位運(yùn)輸功的平均二氧化碳排放量指標(biāo)，船舶的營運(yùn)CII評級分為A、B、C、D和E五個(gè)等級，A級最優(yōu)，E級最差。船舶的評級將影響其在不同國家和港口的待遇。

據(jù)悉，該船屬于歐洲內(nèi)支線船型，主要服務(wù)于挪威-德國航線，將在奧斯陸、波爾斯格倫、漢堡和布萊梅港之間服務(wù)，最遠(yuǎn)距離是奧斯陸和漢堡間，約 818 公里。從 2026 年起，雅苒國際作為貨主將會把Porsgrunn生產(chǎn)的化肥以零排放形式運(yùn)往德國，屆時(shí)該船每年將使用約10,000噸氨。

圖說：Yara Eyde號將在挪威奧斯陸和德國漢堡港之間航行
來源：Yara

雅苒國際總裁兼首席執(zhí)行官Svein Tore Holsether表示，希望這艘貨船能夠展示航運(yùn)業(yè)在脫碳道路上的“可能性”，這艘船的二氧化碳排放量將比普通化石燃料驅(qū)動的船只少95%以上。

02--為什么是綠氨？

在應(yīng)對全球氣候變暖和“雙碳”目標(biāo)下，基于化石燃料的傳統(tǒng)合成氨工業(yè)將逐漸被新的綠色制氨方案所替代。通過風(fēng)能、太陽能等可再生能源發(fā)電所產(chǎn)生的綠電電解水產(chǎn)生氫氣，再由空氣中的氮?dú)夂蜌錃獗憧珊铣删G氨。

圖說：綠氫、綠氨制取過程圖解
來源：公開信息，畢馬威分析

在目前關(guān)注度較高的零碳能源中，綠氨動力船舶能量密度大大高于氫氣，且可利用現(xiàn)有氨供應(yīng)鏈和基礎(chǔ)設(shè)施，在集裝箱船等大型船舶遠(yuǎn)航領(lǐng)域具有較好的推廣應(yīng)用前景。

一方面，綠氨的生產(chǎn)過程本身接近“零碳”，能夠大幅減少二氧化碳排放。另一方面，氨的特性適合儲運(yùn)氫。以氫氣為原料的液氨比液氫具有更高的體積能量密度，且氨比氫氣更容易液化，常壓下氨氣在-33℃就可以液化，而氫氣需要低于-253℃，而同體積的液氨比液氫多至少60%的氫。

圖說：不同渠道運(yùn)輸一千克氫的成本，美元
來源：The Royal Society，畢馬威分析

此外，值得注意的是，作為世界上第二大最常生產(chǎn)的化學(xué)品，氨的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用已經(jīng)有百余年的歷史，技術(shù)體系和儲運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施完備。氨有管道、鐵路、船舶、公路拖車和倉庫等多種運(yùn)輸方式，液氨已經(jīng)在全球范圍內(nèi)開展遠(yuǎn)洋貿(mào)易，全球滿足液氨裝卸的港口超過120個(gè)，并由超過40 艘船只定期進(jìn)行國際運(yùn)輸。

以上多種因素這使得綠氨在減排能力、基礎(chǔ)設(shè)施完善程度、成本等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢，因此航運(yùn)業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，綠氨是未來航運(yùn)業(yè)脫碳的主力燃料之一。

03--未來機(jī)遇

在可以預(yù)見的未來，綠氨作為航運(yùn)業(yè)的脫碳燃料、摻混發(fā)電燃料等應(yīng)用均具有廣泛的市場。與此同時(shí)，鑒于氨是氫運(yùn)輸?shù)目煽績\(yùn)方式，氫的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展也將帶動綠氨的發(fā)展，綠氨的發(fā)展空間廣闊。國際可再生能源機(jī)構(gòu)（IRENA）預(yù)測氨作為氫的載體將從2030年的100萬噸增加到2050年的1.1-1.3億噸。

圖說：全球航運(yùn)業(yè)和航空業(yè)的能源消耗
來源：IEA

2023年9月，國際能源署（IEA）在其《凈零排放路線圖》2023年更新版中預(yù)測，氨燃料將在全球航運(yùn)業(yè)脫碳中將發(fā)揮關(guān)鍵作用。到 2050 年，國際航運(yùn)活動將增加一倍以上，氨在最終能源消耗中的份額將從2022年的0%上升到2050年的44%，生物燃料和氫燃料各占19%，而呼聲很高的甲醇僅占比3%。這意味著，在凈零排放（NZE）情景下航運(yùn)業(yè)每年將消耗2.33億噸綠氨。

國際能源署同時(shí)指出，雖然目前還沒有使用氨的商業(yè)船舶，但發(fā)動機(jī)制造商已成功測試了該技術(shù)，并于 2022 年底訂購了約 150 艘可使用氨的船舶。在凈零排放（NZE）情景中，到 2030 年，氨燃料船舶訂單量將從 2022 年的水平平均每年增加約 20%，約占典型年度船舶訂單量的 15%。

除了國際能源署，英國勞氏船級社 (Lloyd's Register)、挪威船級社 (DNV)等行業(yè)研究機(jī)構(gòu)均預(yù)測氨最終將成為頂級船用燃料。

圖說：航運(yùn)燃料中不同能源的使用占比預(yù)測
來源：英國勞氏船級社、畢馬威

勞氏船級社在其報(bào)告《海上燃料的未來》中預(yù)測，到 2050藍(lán)氨與綠氨將共同占據(jù)航運(yùn)燃料市場 20-60% 的份額，在所有情景中平均占46% （與 IEA 報(bào)告的數(shù)字類似）。到 2050 年，最有前途且被廣泛采用的航運(yùn)替代燃料將是綠氨。DNV也曾在2022年預(yù)測，到 2050 年，氨將占船用燃料需求的 35%。

圖說：MOD-AMB和HIGH-AMB情景下滿足全球港口綠氨燃料需求的最優(yōu)燃料供應(yīng)鏈（綠色表示生產(chǎn)地點(diǎn)，藍(lán)色表示燃料出口港，紅色表示燃料需求港）
來源：[12]

無獨(dú)有偶，今年1月，牛津大學(xué)環(huán)境變化研究所 (ECI) 的研究人員研究了與極低硫燃料相似的氨的生產(chǎn)成本，得出的結(jié)論是，該燃料可能是到 2050 年幫助國際航運(yùn)脫碳的可行選擇，僅針對十大區(qū)域燃料港口，綠氨可用于滿足全球 60% 以上航運(yùn)的燃料需求。

該研究同時(shí)指出，到 2050 年，過渡到綠色氨燃料供應(yīng)鏈將需要約 2 萬億美元，主要用于為供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施提供資金。未來，最大的投資需求將出現(xiàn)在澳大利亞，以供應(yīng)亞洲市場，預(yù)計(jì)智利（供應(yīng)南美）、加利福尼亞州（供應(yīng)美國西部）、西北非洲（滿足歐洲需求）和阿拉伯半島南部（以滿足當(dāng)?shù)匦枨蠛湍蟻啿糠值貐^(qū)）也將有大型生產(chǎn)集群。

04--挑戰(zhàn)仍存

不過，綠氨通向作為船舶燃料的道路并非一片坦途。正如挪威船級社在一份報(bào)告中指出的：“必須首先克服幾項(xiàng)困難。”

首先要確保綠氨的供應(yīng)。現(xiàn)階段綠氨成本仍然較高，不具備競爭優(yōu)勢。2020年，綠氨的生產(chǎn)成本區(qū)間為720-1400美元/噸，通過煤等化石燃料制取的灰氨成本則為280-440美元/噸。即使煤炭價(jià)格處于歷史高點(diǎn)，綠氨成本比灰氨高，不具備競爭優(yōu)勢。不過，隨著可再生能源發(fā)電成本的下降及風(fēng)光電氫氨一體化技術(shù)的成熟，綠氨的成本將顯著降低。

圖說：綠氨的生產(chǎn)成本估計(jì)，美元/噸
來源：IRENA，畢馬威分析

其次，氨的毒性也是一個(gè)問題。西班牙能源轉(zhuǎn)型專家拉斐爾·古鐵雷斯解釋說，氨被用來制造肥料，并在某些船舶上用作制冷劑，由一些非常專業(yè)且經(jīng)驗(yàn)豐富的人員來操作。如果人們將它的用途擴(kuò)展到充當(dāng)船舶燃料，那將會有更多人接觸到氨，出現(xiàn)問題的可能性就會更大。

法國船級社先進(jìn)技術(shù)與發(fā)展部可持續(xù)發(fā)展中心經(jīng)理宋丹也表示：“氨燃料如何克服毒性問題，未來電制氨的價(jià)格是多少，經(jīng)濟(jì)性不確定性較大。”

未來，多種可替代燃料將“百花齊放”共同助力航運(yùn)業(yè)減排。雖然對于不同的綠色燃料來說，仍存在選擇分歧，但毫無疑問的是，綠氨在未來航運(yùn)業(yè)脫碳中必將占有重要的一席之地。

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參考資料：

[1]http://www.cnenergynews.cn/hangye/2024/02/20/detail_news_20240220148186.html

[2]http://finance.people.com.cn/n1/2024/0222/c1004-40181266.html

[3]https://www.guancha.cn/economy/2024_02_21_725828.shtml

[4]https://cn.weforum.org/agenda/2023/12/https-www-weforum-org-agenda-2023-11-green-ammonia-climate-change-energy-transition-cn/

[5]https://kpmg.com/cn/zh/home/insights/2022/12/overview-and-prospect-of-green-ammonia-industry.html

[6]https://www.iea.org/reports/aviation-and-shipping

[7]https://www.tradewindsnews.com/esg/ammonia-to-lead-shipping-s-charge-to-net-zero-by-2050-says-global-energy-agency/2-1-1524284

[8]https://www.ammoniaenergy.org/articles/iea-ammonia-key-to-decarbonising-shipping-by-2050/

[9]https://www.marinelink.com/news/why-ammonia-fuel-future-maritime-shipping-506822

[10]https://newatlas.com/energy/green-ammonia-primer-clean-fuel/?itm_source=newatlas&itm_medium=article-body

[11]https://www.eci.ox.ac.uk/news/green-ammonia-could-decarbonize-60-global-shipping-when-offered-just-10-regional-fuel-ports

[12]https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2634-4505/ad097a

[13]https://www.mdpi.com/2073-4433/14/3/584

[14]https://engine.online/news/alternative-fuels/ammonia-will-dominate-alternative-marine-fuel-mix-in-2050-iea-5193

[15]http://paper.people.com.cn/zgnyb/html/2023-07/31/content_26009836.htm

[16]https://www.yara.com/corporate-releases/the-worlds-first-clean-ammonia-powered-container-ship/

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