為航運降碳減排提供中國方案

“要實(shí)現船舶溫室氣體減排戰略目標，目前需從兩個(gè)方面著(zhù)手，一是將新型綠色燃料用于發(fā)動(dòng)機;二是采用排放后處理技術(shù)。”中國船舶集團有限公司第七一一研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)七一一所)總工程師王鋒近日在接受《中國科學(xué)報》專(zhuān)訪(fǎng)時(shí)如是說(shuō)。

2023年7月， 國際海事組織海上環(huán)境保護委員會(huì )第80屆會(huì )議通過(guò)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。在專(zhuān)訪(fǎng)中，王鋒分析了船舶發(fā)動(dòng)機降碳減排的技術(shù)路徑，并給出解決方案。

核心零部件改型升級

《中國科學(xué)報》：制造一臺船舶發(fā)動(dòng)機的成本高昂，我們能否對現有船舶發(fā)動(dòng)機進(jìn)行合理改造，以適應不同燃料?

王鋒：對船舶發(fā)動(dòng)機核心部件進(jìn)行優(yōu)化改造，可以使其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(guò)加裝低壓甲醇噴射閥和雙燃料控制系統，實(shí)現了低成本甲醇柴油雙燃料改造升級，使甲醇最高替代率不低于60%。后來(lái)我們又基于自主研發(fā)的甲醇柴油雙燃料高壓噴射系統使甲醇最高替代率超過(guò)95%，同時(shí)減少60%的氮氧化合物和99%的硫氧化合物排放。

下一步，我們將進(jìn)一步改造船舶發(fā)動(dòng)機，以適應其他可以實(shí)現降碳減排的新型燃料。

《中國科學(xué)報》：對柴油發(fā)動(dòng)機進(jìn)行加裝改造，成本必然會(huì )增加，用戶(hù)為什么愿意花這筆錢(qián)?

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有明確的要求。如果達不到減排要求，船東必然面臨懲罰，比如支付碳稅，這筆錢(qián)比改造費用貴，用戶(hù)在算清這筆賬后就能意識到現在升級改造是劃算的。

《中國科學(xué)報》：改型升級后的船舶發(fā)動(dòng)機核心零部件產(chǎn)品是否已經(jīng)投放市場(chǎng)?

王鋒：我們自主研發(fā)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(jīng)通過(guò)實(shí)船運行考核，燃料噴射系統已完成上千小時(shí)平臺可靠性試驗。

開(kāi)發(fā)碳排放捕集系統

《中國科學(xué)報》：在未來(lái)很長(cháng)一段時(shí)間內，含碳能源仍將占主導地位，有沒(méi)有既能保留含碳能源的使用，又能控制碳排放的技術(shù)方案?

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(gè)階段，因此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(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，并開(kāi)發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的船用碳捕集產(chǎn)品，解決了傳統碳捕集技術(shù)捕集效率低、能耗高、體積大等問(wèn)題。

我們開(kāi)發(fā)的船載碳捕集系統(OCCS)已有實(shí)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(jīng)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(guò)加裝碳捕集系統，該船每年碳減排4.4萬(wàn)噸，而項目改造總成本不到甲醇燃料或氨燃料動(dòng)力改造成本的一半。

今年4月底，該船將在上海洋山港進(jìn)行C型罐二氧化碳岸端卸載回收，這也是船用碳捕集產(chǎn)業(yè)閉環(huán)中的里程碑式案例。未來(lái)碳捕集系統的加裝有望成為航運業(yè)實(shí)現大規模碳減排的一條有效技術(shù)路線(xiàn)。

《中國科學(xué)報》：既然碳捕集系統的效果很好，有沒(méi)有可能實(shí)現100%的碳捕集，也就是完全的零碳排放?

王鋒：從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)沒(méi)有問(wèn)題，但還需要兼顧成本。以在航行中的14000 TEU集裝箱船為例，我們捕集20%的碳就可以滿(mǎn)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(lái)看，我們的碳捕集系統完全可以達到未來(lái)更嚴苛的船舶溫室氣體減排戰略目標。

提升國際話(huà)語(yǔ)權

《中國科學(xué)報》：前面你多次提到國際海事組織，能否從你了解的情況談?wù)勚袊谶@個(gè)組織里處于什么地位?

王鋒：國際海事組織是聯(lián)合國負責海上航行安全和防止船舶造成海洋污染的一個(gè)專(zhuān)門(mén)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，包括執行相關(guān)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(huì )第10次會(huì )議召開(kāi)，會(huì )議共設20項議題，收到各國提案58份，其中來(lái)自中國的提案有14份，數量連續6年居成員國之首。

近年來(lái)，國際海事組織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(huì )審議通過(guò)了海上安全委員會(huì )提交的《關(guān)于船舶交通服務(wù)指南的大會(huì )決議草案》，該修訂工作歷時(shí)5年，這也是我國在深度參與國際海事事務(wù)中貢獻中國方案、提高規則制定話(huà)語(yǔ)權的一項重要成果，提升了我國在船舶交通服務(wù)領(lǐng)域的國際影響力。

《中國科學(xué)報》：國際海事組織提出的船舶溫室氣體減排戰略的最后期限馬上就要到來(lái)，如果實(shí)現不了怎么辦?

王鋒：作為該戰略的一部分，國際海事組織同意在2025年實(shí)施某種形式的排放價(jià)格，以縮小化石燃料和綠色能源之間的價(jià)格差距。

今年3月，在國際海事組織最新一輪會(huì )談中，34個(gè)國家支持對航運業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體排放進(jìn)行收費，較2023年上一輪談判的支持率大幅上升，預計明年被國際海事組織采納。

從科研從業(yè)者的角度出發(fā)，我們預期將有一批新技術(shù)、新工藝投入開(kāi)發(fā)與應用，而且隨著(zhù)這些年來(lái)我國造船技術(shù)水平的提升，我們對實(shí)現船舶溫室氣體減排戰略目標是有信心的。