作者:沈春蕾 来源:中国科学报 发布时间:2024/4/25 15:31:17
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为航运降碳减排提供中国方案

 

“要实现船舶温室气体减排战略目标,目前主要从两个方面着手,一是将新型绿色燃料用于发动机;二是采用排放后处理技术。”

4月20日,在2024世界内燃机大会开幕当天,中国船舶集团有限公司第七一一研究所(以下简称七一一所)总工程师王锋在接受《中国科学报》专访时如是说。

2023年7月, 国际海事组织在海洋环境保护委员会第80次会议上通过船舶温室气体减排战略,提出了“国际航运温室气体排放尽快达峰,并考虑到不同国情,在接近2050年前后达到净零排放”的目标。

在本次采访中,王锋分析了船舶发动机降碳减排的技术路径,并给出解决方案。

王峰 七一一所供图


核心零部件改型升级

《中国科学报》:制造一台船舶发动机的成本高昂,能否对现有船舶发动机进行合理改造,以适应不同燃料?

王锋:通过对船舶发动机核心部件进行优化改造,可以适应不同燃料的燃烧特性。

2023年,我们在已有的CS21柴油机上通过加装低压甲醇喷射阀和双燃料控制系统,实现了低成本甲醇柴油双燃料改造升级, 实现甲醇最高替代率不低于60%。后来又基于自主研发的甲醇柴油双燃料高压喷射系统实现了甲醇最高替代率超过95%,同时减少60%的氮氧化合物和99%的硫氧化合物排放。

下一步,我们还将对船舶发动机进一步改造,以适应其他可以实现降碳减排的新型燃料。

《中国科学报》:您提到对柴油发动机进行加装改造,此举必然会带来成本的增加,用户为什么愿意花这笔钱呢?

王锋:国际海事组织是国际航运规则的主要制定者,最新的船舶温室气体减排战略明确要求,到2030年,国际海运单次运输任务的二氧化碳排放量应比2008年平均减少40%及以上,并进一步加强零排放或近零排放技术、燃料及能源的推广与应用。

如果达不到减排要求,船东必然要面临惩罚,比如支付碳税,这笔钱比改造费用贵,用户在计算这笔帐后就能意识到现在升级改造是划算的。

《中国科学报》:改型升级后的船舶发动机核心零部件产品是否已经投放市场?

王锋:我们自主研发的CS21DF-M甲醇双燃料中速机将于2024年下半年交付示范应用,大部分基于原柴油机的零部件已经过实船运行考核,燃料喷射系统已完成上千小时平台可靠性试验。该产品不仅可以实现在甲醇和柴油运行模式间的灵活切换和快速响应,还可以满足IMO TierⅡ和Tier Ⅲ(配SCR后处理)的排放要求以及中国第二阶段排放法规要求,为船舶提供绿色低碳转型解决方案。

开发碳排放捕集系统

《中国科学报》:在未来很长一段时间内,含碳能源仍将占主导地位,有没有既能保留含碳能源的使用,又能控制碳排放的技术方案呢?

王锋:七一一所很早就意识到这是船舶减排路径上不可避免的一个阶段,先后部署了围绕高效二氧化碳捕集、低能耗二氧化碳分离、低温二氧化碳深度液化等关键技术的攻关,并开发了具有自主知识产权的船用碳捕集产品,解决了传统碳捕集技术捕集效率低、能耗高、体积大等问题。

《中国科学报》:你们研制的碳捕集产品目前有应用吗?效果如何?

王锋:我们开发的船载碳捕集系统(OCCS)已有实船交付案例。2023年1月,我们给14000TEU(标准箱)集装箱船加装了脱硫和碳捕集系统,已经成功完成试航。这套碳捕集系统涵盖了二氧化碳吸收、分离、压缩再液化、存储全工艺流程。通过加装碳捕集系统,该船可实现每年碳减排4.4万吨,项目改造总成本不到甲醇燃料或氨燃料动力改造成本的一半。

今年4月底,该船将在上海洋山港进行C型罐二氧化碳岸端卸载回收,这也是船用碳捕集产业闭环中的里程碑式案例。未来碳捕集系统的加装有望成为航运业实现大规模碳减排的一条有效技术路线。

《中国科学报》:既然碳捕集系统的效果很好,有没有可能实现100%的碳捕集,也就是完全的零碳排放?

王锋:从技术角度来说没有问题,还需要兼顾成本。就拿正在航行中的14000 TEU集装箱船来说,我们捕集20%的碳就可以满足目前的排放要求,更大比例的碳捕集要增加能耗和存储空间。目前来看,我们的碳捕集系统完全可以满足未来更严苛的船舶温室气体减排战略目标。

提升国际话语权

《中国科学报》:前面您多次提到国际海事组织,能否从你了解的情况谈谈,中国在这个组织里处于什么地位?

王锋:海运是一个古老而传统的行业,国际海事组织是联合国负责海上航行安全和防止船舶造成海洋污染的一个专门机构,总部设在英国伦敦。中国作为国际海事组织的成员国,需要履行国际公约的要求,包括执行相关的减排规则。

据了解,今年3月,国际海事组织船舶系统与设备分委会第10次会议召开,会议共设20项议题,收到各国提案58份,其中来自中国的提案14份,数量连续6年居IMO成员国之首。

近年来,国际海事组织在不断更新规则和标准,中国多次深度参与。2021年国际海事组织第32届大会审议通过了海上安全委员会提交的《关于船舶交通服务指南的大会决议草案》,该修订工作历时5年,也是我国在深度参与国际海事事务中贡献中国方案、提高规则制定话语权的一项重要成果,提升了我国在船舶交通服务领域的国际影响力。

这些年来,我们国家在国际海事组织里的话语权是逐渐提升的,这跟我们技术装备水平的快速发展有很大关系。

《中国科学报》:国际海事组织的规则必须严格遵守吗?如果有些规则不合理,怎么办?

王锋:不管哪个国家,只要开通国际航运,就必须严格遵守国际海运组织的规则,不然就将面临惩罚,经济性惩罚可能还算比较轻的一种惩罚形式。

前面也说过,我们的技术推广并不在于自己,而在于规则的制定者,也就是国际海事组织。就拿降碳减排来说,国际海事组织要求国际航运的用户服从既定规则,并将规则换算成统一的商业标准,倒逼用户通过科技创新来减排增效。

《中国科学报》:国际海事组织提出的船舶温室气体减排战略的期限马上就要到来,如果实现不了怎么办?您怎么看待?

王锋:作为该战略的一部分,国际海事组织同意在2025年实施某种形式的排放价格,以缩小化石燃料和绿色能源之间的价格差距。

今年3月,在国际海事组织最新一轮会谈中,34个国家支持对航运业产生的温室气体排放进行收费,较2023年上一轮谈判的支持率大幅上升,预计可能在明年被国际海事组织采纳。

从科研从业者的角度出发,我们预期将有一批新技术、新工艺投入开发与应用,而且随着这些年来我国造船技术水平的提升,我们对实现船舶温室气体减排战略目标是有信心的。

 
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