近年來，探索以氨為代表的替代燃料方案已經(jīng)成為行業(yè)減排先行者的關(guān)注重點。為研究氨燃料應(yīng)用商業(yè)模式，加快實現(xiàn)向零排放航運過渡，馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運中心（M?rsk Mc-Kinney M?ller Center for Zero Carbon Shipping）、氣體運輸船公司BW Epic Kosan、DNV、全球海事論壇（Global Maritime Forum）、曼恩能源方案（MAN Energy Solutions）、雅苒（Yara）以及瓦錫蘭（W?rtsil?）等價值鏈關(guān)鍵參與者于2020年組建了一個聯(lián)盟，共同啟動了北歐綠色氨動力船舶（NoGAPS）項目，旨在開發(fā)22000立方米零排放氨動力氣體運輸船“M/S NoGAPS”，用于在北大西洋和西北歐水域從事氨氣運輸服務(wù)。根據(jù)該項目第一階段得出的結(jié)論，氨燃料蘊藏著巨大的脫碳潛力，而氨氣運輸船則是展示這種潛力的一個合適的起點。無論是技術(shù)因素還是相關(guān)的監(jiān)管審批都不會對“M/S NoGAPS”號投運構(gòu)成重大障礙。

NoGAPS項目從2022年進入第二階段，在馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運中心的主導(dǎo)下，基于第一階段的研究成果，開啟了船舶設(shè)計工作。今年3月底，聯(lián)盟發(fā)布了一份可行性評估報告，揭曉了該船的初步設(shè)計概念，并總結(jié)稱：“NoGAPS項目的方法和經(jīng)驗可以直接應(yīng)用于氨燃料氣體運輸船設(shè)計開發(fā)項目。總體設(shè)計、操作和安全方面的考慮也可以用于評估其他船型?！苯眨诮邮鼙究瘜ＴL時，馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運中心船上解決方案首席技術(shù)官Claus Winter Graugaard進一步介紹了NoGAPS項目已經(jīng)取得的研發(fā)成果、未來規(guī)劃以及中心的替代燃料路徑研發(fā)理念，并分享了他對氨燃料船舶設(shè)計難點和對策、氨燃料應(yīng)用安全以及EU ETS等法規(guī)對氨燃料應(yīng)用的影響等問題的深入見解。

(資料圖)

馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運中心首席技術(shù)官Claus Winter Graugaard先生

問： NoGAPS項目第二階段正在取得積極進展，請您介紹一下，“M/S NoGAPS”號選擇在北大西洋和西北歐水域運營是基于哪些方面的考慮？

答： NoGAPS項目是我們幾年前啟動的，當時關(guān)于氨用作燃料的討論還處于早期階段。我們研究了如何與船東和可持續(xù)綠氨生產(chǎn)商組成一個聯(lián)盟，并與技術(shù)開發(fā)商、發(fā)動機制造商和船級社建立合作，確保實現(xiàn)有效的風險管理。從一開始我們的目標就是既要通過該項目完成設(shè)計和建造安全、可行的氨動力氨氣運輸船的技術(shù)設(shè)計論證，同時也要將可持續(xù)商業(yè)論證納入其中。我們所處的價值鏈已經(jīng)具有開始建立生產(chǎn)和運輸綠氨的供應(yīng)鏈的真切意愿，同時也看到了將氨用作船舶低碳燃料，并將商業(yè)論證與船東、租船人、氨氣生產(chǎn)商以及技術(shù)設(shè)計論證聯(lián)系起來的價值。如此，我們或多或少地擁有了一個完整的商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，從而能夠從技術(shù)和商業(yè)角度來實現(xiàn)氨燃料應(yīng)用。

在這個意義上，我們還分析了部署氨動力船舶的船型選擇。事實上，我們討論了應(yīng)該部署哪種類型的船舶，不過很明顯，在項目合作方中有氨氣生產(chǎn)商和LPG運輸商的情況下,首先著眼于能夠運輸氨氣的LPG運輸船合情合理。然后，我們又研究了氨氣運輸船的典型貿(mào)易模式。雅苒作為當今世界上最大的氨氣生產(chǎn)商之一，在氨氣貿(mào)易航線上擁有非常豐富的經(jīng)驗，而這也被我們用來確定這艘氨動力船舶最適合部署在哪一區(qū)域。根據(jù)我們所做的關(guān)于該船最理想的部署地點的可行性預(yù)評估，該地區(qū)要能獲取首批綠色氨燃料供應(yīng)，并且具有正常的氨氣產(chǎn)品貿(mào)易模式，北大西洋和西北歐水域剛好符合這些條件。

問： 據(jù)了解，NoGAPS項目第二階段將從2022年持續(xù)到2025年，接下來三年的項目規(guī)劃是怎樣的？

答： 該項目在很大程度上即將結(jié)束。在船舶設(shè)計工作包1中，我們致力于研發(fā)合格的氨燃料船舶設(shè)計，使之能夠安全、高能效地部署氨燃料，有關(guān)細節(jié)可參見我們最近發(fā)布的可行性評估報告。在工作包2中，我們將致力于實現(xiàn)項目的商業(yè)化，使其從設(shè)計階段進入新造船合同階段。NoGAPS剛剛獲得了DNV的原則性認可（AIP），現(xiàn)在船舶設(shè)計基本上已經(jīng)準備好了，船東可以去找船廠明確新造船規(guī)格，為之后簽訂造船合同打下基礎(chǔ)。這就是我們下一階段的工作，我們將繼續(xù)推進整個項目包，并在今年6月推出一份技術(shù)報告。目前，我們正在著手完成主要報告的定稿，該報告也會探索將志同道合的合作伙伴匯聚到一起為部署這類新型船舶做出長期承諾的商業(yè)案例。

工作包3將側(cè)重于宣傳和營銷，為行業(yè)提供實際指導(dǎo)和有關(guān)氨用作燃料的啟發(fā)。主要報告將于今年夏天完成。這意味著整個項目已基本完結(jié)，下一步就是要使其從桌面走向?qū)嵺`，在做好準備工作的基礎(chǔ)上，向船廠詢價，然后順利地敲定新造船合同。在得到對項目有興趣的船東和租船人的承諾后，我們將啟動新船建造。從現(xiàn)實角度來看，我們認為“M/S NoGAPS”號作為一個先行者項目有可能在2025年下水。

問： “M/S NoGAPS”號設(shè)計面臨的主要難點是什么？如何解決的？

答： 確實，當我們面對一個需要使用氨作為燃料的新型船舶設(shè)計時，有幾方面的因素需要關(guān)注。首先是部署像氨這類有毒性的替代燃料時需要做出的考慮。我們要思考如何能在設(shè)計中將安全保障措施盡可能做到最好，以確保燃料供應(yīng)系統(tǒng)和機艙布局等都能按照最佳安全標準建造，保證船上沒有人會受到傷害。氨燃料安全一直是一項巨大的挑戰(zhàn)，在船舶設(shè)計中融入安全要素也是重要的優(yōu)先事項。而這都建立在大量的風險評估工作之上，此外，馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運中心和DNV在氨氣安全方面均具有雄厚的經(jīng)驗，兩家機構(gòu)在該領(lǐng)域的風險情報都在此設(shè)計中得到了運用，從而幫助我們做出正確的選擇來控制氨燃料的毒性風險。

其次是使用綠氨作為替代燃料時，如何設(shè)置燃料容量才能實現(xiàn)設(shè)計最優(yōu)化。對此，我們進行了大量的討論，我們研究了船舶的續(xù)航，需要多大的燃料艙容才能最優(yōu)化船舶設(shè)計和操作靈活性。我們還研究了船上不同的發(fā)動機解決方案：在氨-電推進系統(tǒng)中使用四沖程發(fā)動機或者在直接推進系統(tǒng)中使用二沖程發(fā)動機。我們深入分析了此類船型的貿(mào)易和運營狀況，基于對不同推進方案的比較評估，我們得出結(jié)論，二沖程發(fā)動機配置是最適合該船設(shè)計及其安全論證的理想方案。這主要是因為二沖程發(fā)動機方案的油耗和排放均比較低，而且有助于簡化安全概念，船上只有一個氨燃料消耗源，可最大限度地發(fā)揮氨燃料的減排潛力。

最后我還想提到的一點是，該船的能效也非常重要，這關(guān)系到能否從船體優(yōu)化和裝備船舶的技術(shù)選擇等方面建造出能效表現(xiàn)最合格的船舶。我們在船舶能效優(yōu)化方面也做了大量工作，相關(guān)成果將呈現(xiàn)在最終的設(shè)計建議中。

問： 船上應(yīng)用氨燃料的安全風險是業(yè)界關(guān)心的一大問題。業(yè)界可以從哪些方面來進一步提升氨燃料應(yīng)用安全？請您提供一些建議。

答： 這個問題實際上剛好與我們中心正在進行的另一個重大項目聯(lián)系起來了，即氨燃料安全研究。我們正在通過該項目開展大量的風險評估工作，已經(jīng)研究了多種船型設(shè)計，不僅僅是NoGAPS項目，還有集裝箱船、散貨船和油輪，力圖確定氨燃料在這些船型上應(yīng)用的安全風險和所需的應(yīng)對措施，以期降低氨燃料上船的風險。NoGAPS對于我們開展真正、詳盡的船舶設(shè)計項目作用很大，我們借此得以了解如何以最佳方式將這些安全解決方案納入成熟的設(shè)計中。在安全方面我們得出了以下要點。首先，對于讓船員在燃料氣體供應(yīng)系統(tǒng)或燃料準備室等氨設(shè)備附近工作，需要非常謹慎。我們應(yīng)當盡量避免將氨處理設(shè)備放在主機艙內(nèi)，這樣才能方便將其控制在獨立的區(qū)域內(nèi)，并嘗試通過適當?shù)耐L和隔離艙來減少人員在這些區(qū)域附近實際的暴露和工作時間。

其次，我們也可以從LNG等其他類型的氣體燃料應(yīng)用中借鑒良好的經(jīng)驗指南。舉個例子，我們已經(jīng)了解到雙壁管這類風險冗余解決方案對于氨燃料船舶也非常重要，可以確保多一層安全邊界。安裝警報器和傳感器也是一種確保安全的重要措施，有了此類裝置，如果船上任何設(shè)備出現(xiàn)氨泄漏或者有毒氣體逸出，船舶就能探測得到，并盡早向船員發(fā)出警報，便于他們逃生。

最后，還有一個重要問題需要提及，那就是人的因素。船上的船員需要接受特殊培訓(xùn)，提升能力，從而提高對船上的燃料不再是燃油而是氨這類有毒石油化學產(chǎn)品這一事實的認知，并且對此能夠合理地應(yīng)對和處理。技能提升、職業(yè)健康和船上船員的安全管理，所有這些與人的因素有關(guān)的方方面面都和技術(shù)措施同等重要。

問： 除了NoGAPS項目之外，近期馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運中心還聯(lián)合啟動了氨燃料加注可行性研究，在您看來，這類先行者項目對于促進替代燃料應(yīng)用、加速航運脫碳進程有何重要意義？

答： 的確，我們也在開展加注項目研究，探索在諸如歐洲主要港口鹿特丹港等地區(qū)實施氨燃料加注的許可程序。我們正在進行定量風險評估，以期明確如何使相關(guān)文檔和流程得到地方政府和港口當局的批準，這也是氨加注許可程序的一部分。該項目研究成果將促成基于船對船操作的氨燃料加注實船示范，如此我們就可以利用理論成果來指導(dǎo)開展安全、可控的氨燃料加注。我們希望推出一份指南，為監(jiān)管機構(gòu)、港口當局和船舶運營商提供有關(guān)在受控環(huán)境中進行安全氨燃料加注的建議，示范活動可為該指南的研制奠定基礎(chǔ)。

問： 根據(jù)現(xiàn)有的研究成果，您認為船舶氨燃料應(yīng)用大概會在什么時間點出現(xiàn)實質(zhì)性的突破？

答： 我們的預(yù)期是，在未來幾年內(nèi)，或者更具體地說是在2025年，我們將看到第一艘氨燃料示范船開始下水。鑒于目前能夠燃燒氨燃料的發(fā)動機還處于制造商測試和示范的重要階段，因此，我們預(yù)計要到2025年左右才能看到第一臺氨燃料發(fā)動機在船上實現(xiàn)應(yīng)用，而且氨燃料示范船也還需要幾年的時間才能推出，這類船舶如果要起航，其發(fā)動機需要能夠良好運轉(zhuǎn)，提供可靠的服務(wù)，以證明氨用作船舶燃料的可靠性。

我們還需要在實踐中證明在海上應(yīng)用氨燃料的實用可行性。這項工作可能會花費數(shù)年時間，在2025至2028年間完成，此過程可供行業(yè)慢慢積累更廣泛的經(jīng)驗。實船示范活動對于行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的安全監(jiān)管機構(gòu)、船級社、發(fā)動機制造商、船廠、船舶設(shè)計單位和船東等各個參與方開始采用氨燃料相關(guān)解決方案、建立知識共享和經(jīng)驗積累極為重要。因此，我們預(yù)計從2028年開始，隨著氨動力雙燃料解決方案得到充分發(fā)展，會有大量新造氨燃料商船出現(xiàn)。預(yù)期2020年代末氨燃料會實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。如果一切進展順利，發(fā)動機能夠正常運轉(zhuǎn)，并且結(jié)果證明可靠，安全論證也堅實穩(wěn)固，那么我們預(yù)計從2028年開始，氨作為一種潛在燃料的應(yīng)用速度將大大加快。

問： IMO CII法規(guī)即將生效，近期FuelEU Maritime臨時協(xié)議初步確定，歐洲議會也已投票決定將航運業(yè)納入EU ETS，您如何看待這些法規(guī)進展對于船舶氨燃料應(yīng)用的影響？

答： 我認為這些法規(guī)進展實際上可以帶來積極的影響和支持。事實上，我們從現(xiàn)在開始可以看到碳排放會面臨懲罰，目前歐盟碳排放配額的交易價格約為每噸二氧化碳100歐元，這當然會是改變游戲規(guī)則的金融機制之一，在此機制下燃燒化石燃料造成的排放將付出更高成本。試想一下，我們的NoGAPS項目在歐元區(qū)實現(xiàn)運行，如果燃燒燃油的話，每噸燃油將面臨三噸二氧化碳排放的懲罰，也就是說每燃燒一噸燃油就需要繳納300歐元的罰款，而我們使用氨燃料就可以節(jié)省這筆費用。由此可見，該法規(guī)有助于縮小我們所預(yù)期的在這種程度上氨燃料相比于傳統(tǒng)燃料的額外成本的部分差距。

問： 據(jù)近期的一項調(diào)查顯示，許多航運公司認為未來船隊將采用多種類型的燃料運營。這意味著未來船舶需要采用多燃料預(yù)留設(shè)計以便在多種燃料之間轉(zhuǎn)換嗎？

答： 根據(jù)我們的預(yù)期，并不會有太多船東采用多燃料運營。生物燃油、甲醇、甲烷和氨等替代燃料都是同樣重要的減排路徑，都可以促使低碳和零碳燃料在船上實現(xiàn)應(yīng)用。然而，不同類型的替代燃料都有著各自不相同的物理邊界條件，在儲存方式、處理方式、安全論證和需要注入這些燃料的發(fā)動機等方面，它們所應(yīng)用的技術(shù)有著很大的區(qū)別。因此，在能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型中可能會更多地用到雙燃料解決方案，而且我們將看到，在很長一段時間內(nèi)，船東仍然可以選擇燃燒傳統(tǒng)燃油或輕柴油，同時也能燃燒氨、甲醇或甲烷，他們可以在兩種不同的燃料之間轉(zhuǎn)換，但要在船上使用多種類型的燃料來實現(xiàn)多種組合搭配，在現(xiàn)實中是不太適合的，代價會很高而且處理起來非常復(fù)雜。

問： 馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運中心是如何幫助業(yè)界更好地理解和部署氨動力船舶的？

答： 中心正在采取大量行動促進替代燃料方案的應(yīng)用，不僅僅是氨。我們正在積極探索并推動各類替代燃料減排路徑成熟，包括生物燃油、甲醇、甲烷以及氨，解決各種阻力和障礙，無論是技術(shù)上、監(jiān)管上的還是政策上的問題。中心也一直在與大型組織以及整個行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)建立合作伙伴關(guān)系，研究創(chuàng)新解決方案為替代燃料路徑賦能，加速替代燃料的大規(guī)模應(yīng)用，使航運業(yè)在現(xiàn)有發(fā)展的基礎(chǔ)上盡可能快地走向低碳未來。

所以說，我們不僅在技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)基于科學的解決方案，同時也在監(jiān)管領(lǐng)域發(fā)力，利用我們在多元知識項目、船舶設(shè)計項目以及燃料和能源項目中獲得的專業(yè)知識，向監(jiān)管者、政策制定者和商業(yè)決策者提供建議，助力他們做出可持續(xù)的最佳選擇，同時我們也從全生命周期的角度開展所有項目，保證了項目的可靠和可行性。在與IMO的合作及其支持下，我們提出了全生命周期方法論，確保所有解決方案的分析都覆蓋到從燃料生產(chǎn)到上船（well to tank）以及從使用到排放（tank to wake）的全過程。這意味著，當我們以燃料從生產(chǎn)、運輸再到燃燒和排放全生命周期（well to wake）的角度來選擇在船上應(yīng)用一種燃料和技術(shù)時，這種解決方案的總體排放是符合可持續(xù)要求的。

受訪者簡介

Claus Winter Graugaard有著25年的海運業(yè)從業(yè)經(jīng)驗，在全球范圍內(nèi)擔任過多個技術(shù)和管理職務(wù)。2020年起擔任馬士基·麥克-凱尼·穆勒零碳航運中心船上解決方案首席技術(shù)官。加入該中心之前，他曾有7年在J. Lauritzen / Lauritzen Kosan公司擔任高級副總裁兼船隊管理主管的經(jīng)歷，并且曾在挪威船級社（DNV）擔任過多個重要職務(wù)，積累了14年專業(yè)資歷。此外，他還有造船咨詢經(jīng)驗。他曾就讀于丹麥技術(shù)大學和蘇格蘭思克萊德大學，取得了造船學士學位，并在西班牙IESE商學院接受有關(guān)高級管理課程的高管教育。

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