日前，由中國船舶及海洋工程設計研究院(MARIC)與中遠海運重工有限公司、中遠海運能源運輸有限公司聯合設計研發的氨燃料動力VLCC同時獲中國船級社CCS、美國船級社ABS頒發的原則認可(AIP)證書。

近年來，為實現IMO2050年減排目標，航運業爭相開展創新技術的研發應用和引進替代燃料等減排措施。而在眾多替代燃料中, 燃燒不產生二氧化碳且便于儲存運輸的液氨燃料成為了業界關注焦點。

優劣勢明顯

當前全球氨資源儲備豐富，制備成本更低，同時氨更易于儲存，液氨能量密度比氫高1倍，同樣體積儲存能力是液氫的2倍;在基礎設施方面，現有氨分銷渠道很成熟，成本低，人類已經從氨中實現獲益;目前商用制氨技術成熟，集合可再生能源制氨，可用性強，應用十分廣泛;安全性方面，氨可以以液態儲存，安全性極高。對環境影響小，現有氨產業鏈對環境影響可控。

根據氨能源協會報告，目前氨每年大約生產2億噸，是世界上產量第二大的化工商品。而每噸合成氨產生1.8噸CO₂，我國合成氨年產5000萬—6000萬噸，占全球產量的25%—30%。目前合成氨是第一代灰氨，2030年前生產第二代零碳藍氨(天然氣裂解和CO₂捕集)和第三代可再生能源合成氨都是未來不遠的規劃。

同濟大學教授、燃料噴射與燃燒所所長李理光教授介紹：“早在2004年，美國汽車工程協會就成立了氨能源委員會分會專門研究這個問題，目前已經取得了一些相應的成果。在船用機上，尤其是大型船舶，已經實現應用。這里的氨用的不是純氨，有的是和柴油混合，有的和天然氣混合，實際上是混合燃燒的燃料。”

今年，Lloyd's List(海事出版物)和 勞氏對航運業利益相關者進行的一項調查顯示，氨將成為2050年最具潛力的三大燃料之一。調查顯示，預計氨燃料在航運燃料中的使用量占比將從2030年的7%增長2050年的20%。

不過，值得注意的是，雖然氨不是高度易燃的，但空氣中僅0.25%的濃度即可導致死亡，使該燃料對人具有高度毒性。燃料系統的設計、制造、操作和維護必須確保船員、港口工作人員和燃料供應商的安全。

此外，發動機中氨的燃燒會釋放一氧化二氮 (N2O，俗稱“笑氣”)，一氧化二氮是排在二氧化碳、甲烷之后的第三大溫室氣體。它所能造成的溫室效應的效果大約是二氧化碳的200倍。因此，船上將需要額外的設備來控制 NOx排放。

行業加快布局

根據克拉克森數據，替代燃料在船隊及手持訂單中的應用正在穩步推進。截至2021年11月初，以總噸計，全球船隊中約4.2%的船舶可使用替代燃料，手持訂單中這一比例達到34%。從燃料類型來看，手持訂單中29.7% (548艘)的運力將使用LNG作為燃料，2.5%(95艘)將使用LPG，此外還有1.8%的船舶將使用其他類型燃料，包括甲醇(22艘)、乙烷(10艘)、生物柴油(6艘)、氫(3艘)以及電池動力(116艘)。與此同時，手持訂單中還有24艘“氨預留”及5艘“氫預留”船舶，方便日后進行相關燃料動力的改造。

據外媒報道，Fortescue Metals Group (FMG) 計劃在 2022 年底前準備好世界上第一艘氨動力船。該公司有大約 100 艘運輸礦石的船只，在這十年內將盡快把所有船只改裝成綠氨驅動。綠氨是通過在可再生能源生產的綠色氨中添加從空氣中吸取的氮氣而制成的

現代重工(HHI)和韓國造船與海洋工程公司(KSOE)已獲得BV 船級社Bureau Veritas的原則認可(AIP)證書，以設計和開發氨動力推進的氨運輸船。該運輸船的尺寸與HHI 91K VLGC設計相似，長227m，寬36.6m，深23.6m。它將裝載四個棱柱型貨艙，總容量為 91,000 立方米。

三星重工(SHI)已獲得挪威船級社(DNV)的原則認可(AIP)證書，用于氨燃料就緒的超大型油輪(VLCC)的基本設計。氨就緒是指目前以液化天然氣(LNG)或柴油為動力，但船舶的船體結構、油箱規格等很容易轉換為以氨為動力的船舶。

日本各家海運企業也出現了引進氨燃料船的動向。商船三井將比原計劃提前兩年，從2028年開始引進氨燃料船，并在2035年之前投入9000億日元資金，引進110艘使用氨氣等新一代燃料的船舶。一位商船三井董事充滿期待地表示，“預計2025年開發發動機，使用該發動機的船舶將于2027—2028年問世”。

據相關報道，氨燃料船舶的核心部件發動機也在推進開發。德國船用發動機廠商曼恩能源方案公司(MAN Energy Solutions)計劃2024年實現面向大型船舶的氨動力專用發動機。

據國際能源署(IEA)預測，按不同種類來看，2050年的船舶燃料用量當中氨氣的占比將達到46%，遠遠高于2030年的8%。同時也超過氫氣(16%)。

解決方案待挖潛

航運業將氨作為散裝貨物運輸已有100多年的歷史，對貨物風險管理有著充分的認知。氨也是最早在船上使用的制冷劑之一，由于其廣泛的可用性、簡單的制造工藝和相對較低的成本，它仍然是漁船制冷設備的熱門選擇。

但是，航運業沒有使用氨作為燃料的經驗，考慮到安全方面的挑戰，需要對燃料處理和推進系統進行嚴格的風險評估，整個供應鏈也必須強制執行強有力的安全標準。

為了讓各組織能夠在零碳旅程中做出明智的選擇，LR 創建了海洋解決方案就緒水平 (MSRL) 框架。這是一種標準化的篩選評估，可確保對不同的燃料和技術進行評估的一致性，從而能夠做出基于實證的決策。

LR 和 UMAS 的研究“零碳燃料的技術經濟評估”(2020 年)給出了氨作為航運燃料與其他替代燃料(包括氫、甲醇、生物燃料和電池)相比的投資準備情況的早期跡象。

該研究使用一艘典型的散貨船作為案例，在能源價格和總運營成本的一系列情景下進行研究。一個關鍵發現是，考慮到 2050 年的時間框架，由天然氣生產的氨結合碳捕獲和儲存，即“藍色氨”是成本最低的零碳選擇。

該研究還審視了技術準備情況，發現氨輸送鏈的某些方面，包括加注設備、儲罐和燃料供應系統，正在朝著詳細的設計解決方案發展。其他領域，如程序文件和質量標準、船上輔助設備以及鍋爐，仍處于概念階段。推進技術在迅速發展，主機制造商也宣布了原型機和試點項目。

此外，目前全球氨分銷系統已經就位，但現有的氨運輸網絡主要連接為工業市場服務的生產和儲存地點，其港口設施并非為船舶燃料加注而準備，因此目前的港口布局或許需要進一步調整。

(新媒體責編：qiaoyidan)