2022-09-11
 
无排放航行是远洋运输的全速前进
2022年09月11日  

欧洲航运业正全速前进,新一波清洁能源技术将把温室气体排放抛到一边。

航运虽然对贸易至关重要,但对造成气候变化的排放量却有很大贡献。全球航运排放了全球3%的温室气体(GHG)。由于海运业负责运输不少于90%的世界商业,该行业面临着越来越大的压力,要求迅速减少其碳足迹。

德国航空航天中心(DLR)的科学家赛义德·阿西夫·安萨尔(Syed Asif Ansar)说:“公海国际航运是欧洲所有排放物的主要来源之一。”。

他说,虽然3%的规模似乎不算巨大,但全球航运需求的增长意味着海上排放量的增长速度比大多数其他行业都要快。

如果不采取行动,航运可能在几十年内占全球排放量的10%至13%。

过渡燃料

今天,大多数远洋班轮和集装箱船依靠柴油发动机发电来推进船只。国际海事组织(IMO)是联合国负责监管航运的机构,其目标是到2050年将远洋船舶排放量削减一半。这要求该行业制定清洁燃料的路线。

一种方法是抛弃柴油,转向液化天然气(LNG)。LNG是天然气(甲烷)从气态冷却为液态时形成的,体积小600倍。这样便于运输和储存。升高温度会使其变回气体。

尽管液化天然气仍然是一种化石燃料,但它被列入欧盟分类法,该分类法将其列为过渡燃料,将有助于在不久的将来转向可再生能源。

除烟

2020年,Nautilus项目着手开发一种基于液化天然气的新型发动机,与柴油相比,该发动机的温室气体排放量将减少一半,并完全消除柴油废气,其中含有对海洋生物和人类健康有害的污染物。

Nautilus项目的名字来源于希腊语中的“水手”,目前正在德国的DLR中建造一种特殊发动机,该发动机将使用液化天然气。

该发动机包含一个固体氧化物燃料电池,将液化天然气转化为电力鈥攚不燃烧气体鈥攁然后给电池加电。燃料电池和电池共同推动船舶。气体中的化学能比燃烧时更多地用于推进。

“能量转换不是燃烧,而是电化学转换,”Nautilus项目负责人Ansar说。“效率要高得多。”

固体氧化物燃料已经存在,但没有用于航运的规模。它们被设想用于发电厂。但现有技术对于船舶来说太笨重了。“重量不是船舶的主要问题,”安萨尔说,“但体积是。”

远洋定期船

再考虑一下,一艘典型的远洋班轮需要40到60兆瓦的电力消耗,大约相当于一个拥有10000座房屋的城镇。目前,欧洲的供应商只能提供10千瓦以下的固体氧化物燃料电池单元,这只是需求的一小部分。

Nautilus项目建造了高达30千瓦的大型燃料电池,然后将其组合成束,以达到船舶所需的40至60兆瓦。

该团队的目标是到2024年获得陆地测试认证,到2026年实现船上测试,到2030年实现客船发动机动力。

下一步将是集装箱船。他们的想法很宏大。“我们不想在利基应用中为船舶提供动力,”安萨尔说。“我们想瞄准房间里的大象,那就是货船、大型客船和其他远洋班轮。”

此外,由于液化天然气发电仍会产生二氧化碳排放,该项目还将进一步预测这种过渡化石燃料何时会被低碳替代品取代。

绿色甲烷

最初,燃料将被混合,然后被可再生形式的液化天然气(绿色甲烷)替代,使用太阳能或风能发电。绿色甲烷不会增加大气排放。

目前,我们的目标是逐步用燃料电池、液化天然气和电池存储技术取代船舶上的柴油发动机。进一步的挑战包括使这些装置足够坚固,能够进行大规模的海上航行,并能够在不同载荷下运行。

但柴油和液化天然气并非为远洋货轮和油轮提供动力的唯一选择。另一个项目旨在通过利用氨的潜力来振兴航运业,从而清洁全球航运。

氨在化学工业中被广泛使用,并作为肥料的关键成分而闻名。无色,有刺激性气味,氨分子(NH3)富含氢的事实使其非常适合用作燃料。当用作燃料时,唯一的排放物是水,不存在产生二氧化碳的碳。

意大利RINA咨询公司的安德烈·佩斯塔里诺(Andrea Pestarino)说:“人们非常关注氨作为推进用化石碳燃料的可能替代品,但目前还没有任何商业发动机可以安装在船上。”他协调了Engimonia项目,这是全球寻求利用氨为航运提供动力的众多举措之一。

能量密集型

氨是一种相对能量密集的储存和运输可再生能源产生的绿色氢的手段。液氨将更多的能量储存在与液氢相同的体积中,并且可以在零下33摄氏度下储存,而氢的储存温度为零下253摄氏度。

“不是储存氢,而是储存氨,”佩斯塔里诺说。在实践中,这意味着不再需要大型加压罐来储存浓缩氢气,而是可以简单地保持冷却液氨。

尽管如此,由于氨有毒且气味难闻,因此需要小心确保无泄漏。该项目正在应对另一个挑战;确保在消耗氨时从废气中清除有害的氧化亚氮气体。

这是航运界的热门话题。佩斯塔里诺说:“氨目前被认为是航运部门脱碳的最有效方式,尤其是推进部门。”。

绿色氨

Engimmonia还致力于将陆地上使用的技术转化为适合海况的船型技术。这就需要制定回收废热用于电力和空调的策略。还有一些实际挑战,例如在集装箱船上安装太阳能电池板的位置,因为集装箱船的自由表面非常少。

只要说氨本身需要是绿色氨就足够了,由可再生能源产生,就像液化天然气最终必须被绿色甲烷取代一样。目前,氨并不是一种无碳替代品,因为它的制造过程中使用了化石燃料能源。

根据欧洲绿色协议(European Green Deal)的目标,许多举措正在引导航运业走向脱碳,该计划旨在使欧洲成为世界上第一个气候中立的大陆。

安萨尔说:“我们正在将所有拼图拼凑起来,为托运人建立一个可行的系统。”。

免责声明: 本文仅代表作者本人观点,与中国机器人网无关。本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。本网转载自其它媒体的信息,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。
客服邮箱:service@cnso360.com | 客服QQ:23341571