Ammonia
瓦锡兰：以氨作为船用燃料？ 如果能更精明处理将更容易实现
瓦锡兰技术集团探讨了使用氨作为船用燃料的多个方面，包括氨加注作业、其主要挑战以及其优点和缺点。
科技集团瓦锡兰(Wärtsilä)公司周四（8 月 24 日）发表了一篇见解文章，解释了氨作为船用燃料和其操作等相关注意事项。
以下为文章摘录：
随着航运业正寻求更可持续的燃料选项，氨已成为一种具前景的替代品。因此，本文探讨了使用氨作为船用燃料的各个方面，并提供了如何更明智地使用氨的洞见。
为了实现 IMO 到 2050 年实现温室气体净零排放的目标，航运业需要转向更清洁的燃料。在几种潜在的选择中目前没有明显的领先者，不过，作为其中选项的氨提供了一些独特的优势，使其有机会成为领先的竞争者。这包括：
• 氨燃烧时不会产生二氧化碳、硫磺或颗粒物排放。
• 适合其他应用但也适用于氨的供应链和基础设施已存在。
• 它可以使用可再生能源生产。
• 其船上储存和处理相对容易。不过，这是适合您船舶的解决方案吗？ 请仔细阅读以找出答案。
氨作为船用燃料
氨是一种可行的燃料吗？ 氨可以用作燃料吗？
对于航运业来说，氨是一种有吸引力的化石燃料替代品。它具备潜力显着减少温室气体排放，不过，却仍存在需要被克服的挑战。其中，这包括开发可靠的氨燃料加注网络，以及，因其用作燃料的腐蚀特性而造成氨发动机需被额外维护。
氨可作为气体或液体燃料被使用。同时，发动机只需稍加改动就可以很好地燃烧这种燃料。
氨燃料的效率如何？
当谈到氨燃料效率时，最重要的，就是它的体积效率和能量密度比柴油低。同时，氨发动机的效率也低于传统化石燃料发动机。简而言之，使用氨的船舶需要更大的燃料存储容量。并且，所需的存储基础设施体积和重量也可能对船舶的运营范围产生重大影响。
使用氨为船舶燃料时的主要挑战有哪些？
使用氨作为船舶燃料时会面临三个主要挑战：
• 氨有毒，因此必须考量其对整个船舶带来的安全风险，以及其相应的通风系统。
• 当使用氨时，与柴油或LNG（液化天然气)相比，船舶将需要更大的燃料存储容量，因为氨的体积能量密度比这两种燃料都要低。
• 由于氨是一种新燃料，因此，其相应监管政策仍在制定中。氨作为船用燃料有哪些优点？
氨的最大优点之一在于它不含任何碳分子，当它在发动机中燃烧时不会产生二氧化碳排放。因此，采用绿色氨作为海运燃料是航运业脱碳的其中好方法，将有助于减少对化石燃料的依赖，并迈向更可持续的未来。
氨来源丰富，可以利用风能和太阳能等可再生能源生产。同时，它已被广泛制造和交易，并主要用于生产化肥，且具有成为可行船用燃料的能源潜力。
当氨以液态使用时，其燃料储存和输送系统无需过于复杂，并因此降低了运营成本。
同时，氨已被用作生产电力的燃料。
氨作为船用燃料有哪些缺点？
氨因具有剧毒和腐蚀性而需要被小心处理和储存。 然而，通过适当的船员培训和设置防护装备、通风系统等设备将可以减轻其风险。
氨作为燃料燃烧时不会产生二氧化碳。同时，它所产生的氮氧化物排放可以通过减排解决方案进行处理，并可能需要湿式脱硫塔系统来管理潜在的氨气释放。不过，在这方面仍需通过与船级社合作对相关解决方案予以更多研究。
氨的最大未知数之一在于如何处理潜在的 N2O 排放。目前正被开发的 N2O（一种强效温室气体）催化剂，旨在最大限度地减少 N2O 排放以使氨成为可持续的解决方案。例如，瓦锡兰 25 氨解决方案（Wärtsilä 25 ammonia solution）具有优化的燃烧和集成后处理能力，旨在最大限度地减少所有温室气体排放。
欲快速了解氨作为船用燃料的优缺点概述，您可以下载一份方便的单页备忘单：《未来燃料 101 – 氨》(Future fuel 101 – Ammonia)
船用氨燃料的安全性
如何安全地使用作为船用燃料的氨？
氨存在一些与毒性、爆炸风险和气味相关的安全问题。因此，目前业界正在制定法规，以确保氨可以安全地被用作海上燃料。
在氨燃料安全性方面，需记住三个重要的考虑因素：
• 氨具有剧毒，如果处理不当可能会带来危险。
• 氨需要专门的储存和处理设备。
• 氨燃料系统的设计必须考量安全性。对此，瓦锡兰正在针对相应协议和技术与船级社密切合作，以确保氨可以安全地用作海上燃料。
将氨用作船用燃料时需要考虑什么？
随着航运业正走向脱碳，氨正在成为一种具前景的替代燃料。为了实现转型，您的发动机将需被设计成能够使用氨，并且，也需让暴露于燃料的部件采用特定材料。此外，使用氨作为船用燃料，也需对机舱和燃料处理系统进行重大改变。
建造新船时，在设计阶段考虑使用氨作为燃料所需的条件至关重要。从改造工程的角度来看，为了在船上安全地加注、处理和燃烧氨，船舶的现有结构必须作出一些改变。这将需要通过设计、组装和建造新的结构，以创造必要的空间来储存船上的氨并将其转移到改装后的发动机上。 同时，也需要布置辅助系统以保证达到适用规则和法规要求的安全水平。此外，可能也需要设置新的辅助系统，例如排水系统、舱底系统、氮气系统和通风系统。
氨燃料加注网络会是什么样子？
氨作为船用燃料的可用性，特别是绿色氨，对于实现海事行业的脱碳目标至关重要。目前，我们已开始看到更多关于氨燃料加注网络的讨论和可能投资决策。因此，随着市场开始采用氨，这一规模将会扩大。
如今，氨的需求主要由化肥消耗驱动，但随着越来越多的船舶使用氨，海事工业的需求将相应地开始增加。DNV 预测，到 2030 年，航运业的氨用量将达到 170 PJ（占航运燃料组合的 1%），并到 2040 年将达到 1,900 PJ（占燃料组合的 13%），以及到 2050 年将达到 5,000 PJ（占燃料组合的 36%）。
同时，氨加注系统可以为固定式，也可以是移动式。其中，固定式加注涉及港口或加注站的固定基础设施，而移动式则需通过使用可移动的储罐。 根据温度或压力，氨可以以液体或气体形态被储存。
安全措施和环境考虑在氨加注系统的部署中将发挥至关重要的作用。
注意：瓦锡兰对于氨作为船用燃料的完整见解可在此处阅读。
照片来源：瓦锡兰
发布日期：2023 年 11 月 20 日
韩国船级社 (Korean Register，简称KR) 周三 (11 月 13 日) 表示已与韩国 HD 造船与海洋工程公司 (HD KSOE)、现代重工 (HD HHI)、KSS Line 和利比里亚登记处签署谅解备忘录 (MoU)，以建立具有里程碑意义的合作伙伴关系，制定船对船氨加注的安全指南。
随着氨燃料船舶的需求不断增加，该合作伙伴关系旨在为船对船氨加注（一种有效的氨动力船燃料供应方案）建立严格的安全标准。
“若要安全地加注氨等替代燃料，将需有严格的风险评估和建立控制区。”韩国船级社在一份声明中表示。
“虽然，液化天然气（LNG）和甲醇加注标准已通过各种国际行业标准予以制定，但，业界目前却仍缺乏氨相关指南，因此，这凸显了需推进该合作伙伴关系研究的迫切性。”
为了满足这一行业需求，参与的五个组织将共同制定标准化安全程序，为 STS （船对船）氨加注设定国际基准。
作为该计划的一部分，HD KSOE 将执行符合国际行业标准的风险评估，而 HD HHI 和 KSS Line ，则将利用他们在替代燃料船和氨运输船方面的专业知识和经验评估船对船氨加注作业的控制区和安全程序。
同时，KR将验证这些安全程序的合规性并颁发原则性批准 (AIP) 证书；而作为全球最大船旗国，并负责监管全球最大规模注册船队的利比里亚注册处，则将进一步审查这些安全程序的有效性。
KR 技术部门执行副总裁 KIM Yeontae 表示：“随着更多氨燃料船的建造推动了氨加注需求的预期增长，这种旨在制定安全标准的合作努力无疑具有重要意义。”
“通过此次合作，KR将致力于推进氨燃料技术并支持该行业的脱碳工作。”
利比里亚登记处韩国办事处董事总经理 KIM Jungsik 表示：“正如我们在最初采用 LNG船对船加注方案时所观察到的那样，制定氨相关法规和程序非常重要。”
“我们的创新和能源转型团队，将对安全协议进行彻底审查并支持制定国际标准。”
图片来源：Korean Register
发布日期：2024 年 11 月 14 日
挪威船级社 DNV 周三 (11 月 30 日) 表示已向HD 现代重工( HD Hyundai Heavy Industries，简称HD HHI) 颁发了 15,000 TEU 氨双燃料集装箱船设计的原则性批准 (AiP)证书。
DNV 表示，这一里程碑建立于成功完成一项联合开发项目之后，而该项目，乃旨在解决使用氨作为船用燃料所面临的挑战。
DNV在一份声明中表示：“该项目专注于开发增强安全性的设计，包括优化的氨罐设计、先进的消防安全系统、增强的氨释放缓解系统，以及蒸发气体 (BOG) 处理系统。”
“这些创新有望发挥重要作用，帮助建立安全高效使用氨作为船用燃料的信心。”
DNV 表示，在集装箱船上，上层甲板是安全的工作区，因此，氨泄漏可能会带来严重的风险。因此，这也意味着，建立安全设计标准管理这些风险，对于更广泛的氨燃料船商业化进程至关重要。
其中，通过气体扩散分析，能够定义燃料管泄漏场景并进行定量分析。而以此为依据，也的确证实了在传统系统中，氨管道系统连接处所发生的可预见小泄漏，会导致在整个露天甲板上形成有毒区域（因氨浓度达到危险水平），并因而凸显了采取有效缓解措施的必要性。
相关结果表明，增强型氨释放缓解系统显著减少了危险区域，不仅让封闭空间更安全，更让整个露天甲板的工作区域更具安全性。
HD HHI 首席技术官、高级副总裁 Seung-ho Jeon 表示：“获得AiP证书，反映了 HD HHI 致力于开发可持续创新解决方案（如氨燃料船）的决心，相信，这些解决方案将在减少排放和塑造航运未来方面发挥关键作用。”
DNV 韩国和日本区域经理 Vidar Dolonen 表示：“AiP 证书强调了安全性推动海运业走向脱碳未来的重要性。”
“在航运业中打造零碳燃料涉及很多方面，因此，我们必须将它们全部落实到位，才能让氨真正在船用燃料市场站稳脚跟。”
“凭借新的技术解决方案和严格的安全程序，氨可以充分发挥其作为最有前途绿色燃料之一的潜力。在这方面，DNV 很自豪能够支持 HD HHI 的相关进步，接下来，我们将继续向更可持续的航运业之旅前进。”
图片来源：DNV
发布日期：2024 年 11 月 1 日
Ammonia
研究：绿色氨带来“希望”却也引发了人们对相关挑战的关注
这项研究的结果引起了人们对一系列因素的关注，其中，这些因素既挑战了绿色氨的可行性，也挑战了它作为一种真正“绿色”选项的可用性，至少，符合巴黎协议时间线范围内的情况的确如此。
曼彻斯特大学最近发布的一项研究得出结论，根据航运业在全球化肥行业中储存和运输氨的经验，以及最近将双燃料发动机纳入船队的举措，绿色氨目前被认为很有前景。
然而，这项研究的结果也引起了人们对一系列因素的关注，其中，这些因素既挑战了绿色氨的可行性，也挑战了它作为一种真正“绿色”选项的可用性，至少，符合巴黎协议时间线范围内的情况的确如此。
这项名为《航运业采用绿色氨：整个燃料供应链中的机遇和挑战》（Green ammonia adoption in shipping: Opportunities and challenges across the fuel supply chain）的研究表示，为了有效地与《巴黎协定》 2050 年前将全球变暖限制在 1.5°C 的目标保持一致，国际航运业必须克服作为先行者的挑战，才能过渡到使用替代低碳燃料。
研究还指出，其中的不确定性，包括在现实条件下广泛燃烧氨而可能产生、释放的强效温室气体 N2O，也都导致了人们对其绿色资质提出质疑。
“氨因毒性很大，而促使了利益相关者强调实施新安全法规的重要性，以妥善保护海员和海洋环境。”研究补充道。
由于缺乏明确的政策驱动因素，再加上其他行业对绿色氨和氢气的竞争需求，该研究表示，利益相关者也认为一系列经济风险将阻碍其被采用。
“这可能会导致可缓解中下游因素的供应链基础设施建设变得缓慢，特别是港口仓储、装卸和运输，并可能造成人们不愿投资于专门设计的替代燃料船。”
当下，采用包括绿色氨在内的替代燃料面临了挑战，而且，其他行业也对它们趋之若鹜，因此，研究结果表明了，该行业将需要同时关注其他减排措施，以减少该行业对液体燃料的总体依赖。
“慢速航行、风力推进和航线优化，以及现有、大量可改进船舶效率的选项等等，都可以减少燃料的使用，并有助于降低财务风险。”研究表示。
“而且，重要的是，与目前可用的燃料选项不同，这些措施更有可能实现与国际海事组织 2030 年和 2040 年‘奋斗’目标相一致的近期减排目标。”
注：题为“航运业采用绿色氨：整个燃料供应链中的机遇和挑战”的研究可在此处找到。
图片来源：Unsplash的 Chris Pagan
发布日期：2024 年 10 月 29 日
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