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DNV 脱碳洞察:亚洲船上碳捕集与封存方案的兴起

因对地球迅速变暖可能造成的灾难性影响感到担忧,亚洲国家正努力制定在本世纪中叶左右实现零净碳排放目标。

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踏上海上脱碳之旅将需要习惯一个新的缩写词。

这缩写词就是OCCS(onboard carbon capture and storage ,即“船上碳捕集与储存”),其中,挪威船级社DNV 在其最新的安全船上系统安装指南中全面介绍了这一点。

新 OCCS 指南是在航运业所面临的越来越大行业压力下被制定,因为这正迫使航运业开发有效的技术减少排放,以参与正在进行的海上能源转型。

当然,为了实现国际、区域和国家排放目标,业界需要采取许多不同的方法来减少温室气体 (GHG) 排放,包括替代清洁燃料和更有效的节能措施。

其中,贸易船上燃烧后的 OCCS 预计将成为未来非常必要的解决方案之一,特别是在那些无法使用替代燃料的船舶上。

DNV 的新指南旨在供整个价值链的利益相关者使用,包括船舶设计者、建造者、OCCS 系统制造商和船东,并适用于新船和船舶改造。

DNV 表示,至关重要的是要在此过程中涵盖安全安装的各个方面,包括:废气预处理、使用化学品/胺吸收、后处理系统、液化过程、二氧化碳储存和传输系统。

希腊海事研发和咨询主管、高级研究工程师二级、船上 CCS 经理 Chara Georgopoulou 表示:“对新技术的关注至关重要,并且必须予以优先考虑,因为行业正期望采用可持续燃料和 CCS 装置。”

CCS技术在陆地工业中得到了尝试和测试,但其在船上的应用却相对未经证实。

对此,DNV 指南提供了一个安装框架,为行业利益相关者提供支持之际,也有助于减少排放并能够推动海事行业迈向更可持续的未来。

目前,还不存在任何法律法规来解决在船上使用 OCCS 系统可能产生的安全影响。而除了安全性外,该指南也涵盖碳捕集技术的替代解决方案,包括物理吸收和低温方法。

DNV 准备在亚洲测试 OCCS

就在最近,DNV宣布已与新加坡船东 Asiatic Lloyd Maritime LLP (ALM) 签订协议发展联合开发项目 (JDP),以探讨在ALM 的集装箱船和 Kamsarmax 散货船安装 OCCS 的可行性。

DNV 计划与 ALM 合作,利用 DNV 的 FuelPath (燃料途径)对船舶上的 OCCS 进行技术经济研究,以评估不同燃料和技术策略的经济潜力。该模型将反映一系列燃料和二氧化碳价格情景以及未来的脱碳要求,并与 ALM 自己的净零目标相一致。

DNV 海事东南亚、太平洋和印度区域经理 Cristina Saenz de Santa Maria 时刻准备开展合作,并表示很高兴 DNV 与 Asiatic Lloyd Maritime 正合作探索具有成本效益的燃料策略,以支持双方的净零目标。

“对于船东来说,展望未来并采取脱碳战略以实现监管合规和优化运营已变得越来越重要。”

“为此,在 DNV 经验丰富的全球网络和新加坡海事脱碳与自治区域卓越中心(Maritime Decarbonization & Autonomy Regional Centre of Excellence)专家团队的支持下,我们处于领先地位,可以帮助行业以安全高效的方式引导海事能源转型。 “ 她解释。

这是了解 OCCS 如何在不同船舶和条件下工作的好方法,尤其是在亚洲地区。

OCCS 案例研究模型

DNV 最新的《2050 年海事预测》报告详细介绍了该公司针对一艘大型现代深海船舶(一艘在远东和西欧之间航行的 15,000 TEU 集装箱船)已试验、经测试FuelPath 模型的技术经济评估。

本研究的假设是,该船使用重燃油 (HFO) 运行,并配备二氧化碳 (CO2) 捕获装置和储罐,以及处理硫氧化物 (SOX) 的脱硫塔和废气预处理装置。

该研究对两种船载二氧化碳捕集和封存 (CCS) 情景(低成本和高成本)下的年度成本进行了建模,以补偿资本支出和运营支出等经济不确定性。它重点关注了两个被评估为对船上二氧化碳捕集经济性影响最大的参数。

一是“燃料损失”,即用于操作捕获装置的额外能量。另一个是“二氧化碳储存成本”,即二氧化碳运输和储存成本的总和。

那么,船上 CCS 技术的经济论证是什么?

就年度成本范围而言,低 CSS(成本)方案相对于其他燃料策略表现良好,一部分归因于情景中的重油价格,而另一部分则建立于购买较大份额碳中性燃料的成本相对于燃料罚款与二氧化碳沉积成本之间的差异。

高 CCS(成本)情景在所研究的燃料策略中表现中等。 就净现值而言,高 CCS(成本)情况接近本世纪中叶燃料策略的平均值,而低 CCS(成本)情况则优于其中四分之三。

海事预测的主要作者、DNV 海事首席顾问 Eirik Ovrum 表示:“我们的研究表明,如果捕集技术能带来更低燃油惩罚,并且 CCS 行业能够在我们的模型中提供较低的二氧化碳封存成本,那么,船上 CCS 可能将具有经济意义。”

虽然亚洲迄今为止尚未进行详细研究,但人们对 OCCS 测试的兴趣正日益增加。
各地区对 CCUS 的兴趣日益浓厚

由于对地球迅速变暖可能造成的灾难性影响感到担忧,亚洲国家正努力制定在本世纪中叶左右实现零净碳排放目标。

其中,CCS 和碳捕集、利用和储存 (CCUS) 被视为能减少负面化石燃料影响的方法。

去年,DNV 和 Petronas 签署了一份谅解备忘录 (MOU),以解决碳捕集、利用和封存 (CCUS) 部署的技术、监管和业务挑战。

此次合作需要利用每个组织的技术技能、资源和研究能力,以开展与 CCUS 部署相关的举措和活动。其中,CCUS 能够捕获工业活动中的二氧化碳排放,并可以在东南亚地区向净零目标过渡的过程中发挥关键作用。

今年6月,DNV授予Petronas、商船三井(Mitsui O.S.K. Lines, Ltd. ,简称MOL) 和上海船舶研究设计院 (SDARI) 联合开发的液化二氧化碳 (LCO2) 运输船和 LCO2 浮式储卸装置 (FSO) 已获得原则批准 (AiP)。另一方面,东南亚三大国家石油公司——马来西亚国家石油公司(Petronas)、印尼国家石油公司(Pertamina)和泰国国家石油公司(PTTEP)已宣布加大力度发展碳捕集与封存(CCS)能力,以实现脱碳并抓住新兴行业机遇。

随着行业探索各种脱碳和实现减排的方法,牢记 DNV 的新 OCCS 指南并在不同的船舶、情况和地点进行测试将是其中重要的一步。

DNV 认为,在亚洲和世界各地,海运业不仅要设定目标实现净零排放,更要实际落实有效的技术(如 OCCS 指南中所述)以减少排放,以作为持续脱碳进程的一部达成有效的能源转型目标。

照片来源:DNV
发布日期:2023 年 11 月 3 日

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CCUS

DNV在新白皮书中探讨了船上碳捕获技术的现状

通过研究 OCC (碳捕获技术)的技术、经济、运营和监管挑战,以及其与 CCUS 价值链的整合,DNV 将 OCC视为航运脱碳解决方案并进行了相关的研究。

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挪威船级社 DNV 周三 (6 月 5 日) 表示,船上碳捕获 (Onboard carbon capture,简称OCC)技术 正在吸引航运业的关注,因为它有望让船东在继续使用传统燃料运营之际减少排放。

然而,根据 DNV的最新白皮书《航运船上碳捕获技术的潜力》(The potential of onboard carbon capture in shipping),OCC的成功取决于监管机构、政策制定者、行业利益相关者、船级社和供应商之间的合作。

随着脱碳目标迅速逼近,对具成本效益的减排解决方案的需求正在增加。因此,通过研究 OCC 的技术、经济、运营和监管挑战,以及其与碳捕集、利用和储存(Carbon Capture, Utilization, and Storage,简称CCUS)价值链的整合,DNV的最新白皮书探讨了 OCC 作为航运脱碳解决方案的可行性。

CCUS是捕集二氧化碳并将其回收,以备将来使用或永久储存在地下深层地质构造中的过程。目前,航运业正在探索其在船上的应用,其中,这将需要一个可捕获、处理和储存二氧化碳的船上系统,以及一个可集成到更广泛CCUS 基础设施中的卸载网络。

DNV希腊海事研发和咨询主管 Chara Georgopoulou 表示:“OCC有望成为一系列未来选项之一,同时,这些选项都有望帮助航运业实现其脱碳目标。但是,目前仍需通过进一步的合作和测试对其性能进行验证。”

“OCC的商业吸引力,将取决于能对被消除的碳排放给予信用的法规条款,以及它将如何顺利地融入不断增长的碳捕集、利用与封存(CCUS )价值链。”

为了让 OCC 具有更广泛的应用价值,它首先必须具备经济可行性,并能相对于其他脱碳替代方案达到竞争性。若成功部署,OCC将可能成为帮助船东遵守脱碳法规的重要方法,并同时也能助力减少对替代燃料的需求。

目前,EU ETS(欧盟排放交易体系)是唯一为 OCC 提供商业激励的监管框架。其中,为了鼓励船东采用该技术,其未来的环境和温室气体 (GHG) 排放法规将需为被捕获的二氧化碳提供信用额。

“如果我们要实现国际海事组织的脱碳目标,我们就必须不遗余力地继续研究 OCC 和其他可以加速航运脱碳进程的潜在技术。”Georgopoulou 表示。

注:上述报告可在此处免费下载。

图片来源:DNV
发布日期:2024 年 6 月 10 日

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Alternative Fuels

DNV脱碳洞见:航运业必须加快能源转型迈向净零目标

Classification society DNV gives an overview on highlights from its top leaders during DNV Singapore Energy Transition Conference, Gastech and CO2 Shipping and CCS Conference; turns spotlight on CCS technology.

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DNV 船级社概述了其高层领导人在 DNV 新加坡能源转型会议、Gastech 和 CO2 运输与CCS 会议上的亮点;其中,CCS 技术成为了其中的焦点。

DNV 集团总裁兼首席执行官Remi Eriksen在 9 月 4 日举行的第三届 DNV 新加坡能源转型会议 (SETC) 上提出了能源和运输行业加强合作以及实施“化石燃料抑制措施”的必要性,并将相关讨论延伸至新加坡天然气技术展览会Gastech 2023。

Eriksen明确表示,如果我们希望实现《巴黎协定》的要求或到 2050 年实现净零排放,那么,在过去 24 个月中“没有哪个主要经济体的行动足够快”。

他赞扬东南亚为利用太阳能和风能的巨大潜力所做的努力,但也预示该地区在未来很长一段时间内可能将非常依赖煤炭。

Eriksen呼吁在该地区和世界各地的基础设施与服务相关投资应做出更多“政策选择”,即将地球环境放在首位。

由于已了解到全球必须从现在的 90% 依赖化石燃料迈向2050 年让非化石燃料占90%能源,意味着业界必须加快能源转型。

他指出,这并不是一个无法克服的问题。 目前,可再生能源的成本正在下降,但仍需要来自政治界的领导。同时,工业和交通运输等难减排领域也必须寻求相应的方案;对此,DNV 认为碳捕获与封存 (CCS) 可以在这方面发挥关键作用。

航运业决定性的十年

DNV Maritime首席执行官 Knut Ørbeck-Nilssen 在 SETC 上发言

在 Gastech 2023 开幕之前,DNV Maritime 首席执行官 Knut Ørbeck-Nilssen 也加入了Remi Eriksen的行列在SETC 发出了同样引人注目的行动号召,并将其称为“航运业决定性的十年”。

“我们已没有时间可以浪费,并必须加快步伐。”Ørbeck-Nilssen 对 300 名亲自参加此次活动的行业专业人士发表演说,期间,也有更多的在线参与者关注该会议。

他的说辞所涵盖的一个关键面包括能源消耗的减少,并强调了推进脱碳进程和采用更清洁、低碳燃料来源的重要性。

Ørbeck-Nilssen先生敦促海事决策者“千方百计”寻求脱碳,并倡导探索绿色航运走廊和复兴风力船舶,就像过去帆船流行时的历史时代那样。

Cristina Saenz de Santa Maria 所参与的SETC小组讨论

DNV 区域经理 Cristina Saenz de Santa Maria 与 Fortescue Energy 的 Andrew Hoare 和 Berge Bulk 的 Paolo Tonon 一起回应了业界普遍存在的紧迫感,同时,也在密切的跨部门合作中探索和评估脱碳技术以实现更绿色的未来。

几乎所有 SETC 发言人都一致呼吁,业界迫切需要共同踏上这一变革之旅,优化自然资源利用并倡导能源效率。

CCS 如何融入海上脱碳组合

Martin Cartwright 在亚洲 CO2 运输与CCS 会议上发表演说

大规模部署碳捕获和封存技术是 CO2 运输与CCS 会议(CO2 Shipping and CCS Conference)的中心主题,该会议由 Riviera Maritime Media 和 DNV 以及 SETC 在 Gastech 2023 前夕联合举办。

DNV 气体运输船和 FSRU 业务总监 Martin Cartwright 强调,虽然关于CCS 的讨论已经有几十年历史,但该技术的大规模实施仍处于起步阶段。

目前,全球每年仅通过 CCS 项目捕获约 4000 万吨二氧化碳。 然而,IEA 和 IPCC 估计,到 2050 年,每年需要捕集数十亿吨才能实现净零排放。

Cartwright 先生指出,由于基础设施严重短缺且存储地点分散世界各地,该方案在配送方面面临了挑战。如今,只有少数的液化二氧化碳 (LCO2) 船舶在为食品和饮料行业运输纯二氧化碳。

因此,以封存为目的的二氧化碳运输领域需要大量投资于专为这一特定贸易而设的新船。

目前,第一批用于 CCS 的船舶已经在建造中,将于 2024 年交付并专门用于挪威的北极光项目(Northen Light Project)。此外,今年夏天,希腊船东Capital Maritime Group也已向韩国HMD(现代尾浦造船)订购了两艘22k LCO2/LPG/氨船。

在回答有关订购低压二氧化碳船和供货时间线的问题时, Cartwright先生表示,适合 LCO2 材料的认证资格对于降低大型 LCO2 运输船的成本至关重要。

当下,DNV正与壳牌、Equinor、道达尔(TotalEnergies)和 Gassco 一起,通过 CETO(二氧化碳高效海洋运输)项目与大型二氧化碳运输公司一起应对上述问题以及其他的挑战。

CETO 项目是一个大型联合工业项目 (JIP),其中部分由项目合作伙伴资助,而其余部分则由致力于支持 CCS 技术开发的挪威政府相关计划资助。

同样地,Cartwright先生明确表示,呼吁改造现有液化石油气油轮是错误的,因为“我们需要新的船舶来支持这个市场,同时,这些新船舶应针对液态二氧化碳的特定特性而设计”。

将二氧化碳视为可交易商品以促进船队增长

他说,将二氧化碳变成可交易商品将有助于促进船队增长,因为,当下许多人仍认为二氧化碳是没有商业价值的废物。

说回CCS技术, Cartwright先生表示将二氧化碳永久储存在地下带来了相应的挑战。尽管石油公司在枯竭气田注入和监测二氧化碳方面确实拥有数十年的经验,但在公众对大规模封存风险的认知方面仍有很多需要进行的工作。

James Laybourn 在 CO2运输与CCS 亚洲会议上发表讲话

DNV 能源系统区域销售主管 James Laybourn 指出:“我们相信,在全球枯竭油田和咸水层中封存二氧化碳有着巨大的潜力。在任何情况下,潜在的地点都需要经过严格的评估和测试,以确保该地点适合且能安全地永久储存二氧化碳。”

此类评估和验证过程在于确保所有主要利益相关者在二氧化碳注入过程中以及封存场地密封后都能对封存场地的完整性充满信心。

Laybourn 先生强调,政府和公司正在制定严格的监控制度,以确保能够安全、可靠地封存被注入的二氧化碳。

新加坡能否成为 CCS 价值链的主要枢纽?

DNV 在Gastech 的展位

会议发言者讨论了发展区域 CCS 中心的机会,特别是在东南亚一带。 这涉及通过船舶将多个工业设施中的二氧化碳聚集到集中的注入点,而这也是北欧北极光项目首创的模式。

Laybourn 先生解释,要在新加坡建立 CCS 中心,将需要开发完整的价值链,包括管道、液化厂、码头和二氧化碳运输船,以将捕获的排放物输送到海上封存地点。其中,新加坡被认为具有一定优势,因为其周边地区已开发了封存场地。

他表示:“我认为价值链需要考虑两个部分,第一部分是封存场地的开发。”

“第二部分是捕获二氧化碳并将其运输到现场的基础设施。价值链的所有这些要素都需要进一步发展以支持新加坡的CCS工业。”

Laybourn 先生指出:“运输将取决于充足的航运基础设施和监管框架,以实现国际化的二氧化碳运输”。

此外,会议演说者也强调,成本对于确保商业上可行的价值链至关重要。 鉴于成本高昂,碳定价等政府激励措施至关重要,以刺激 CCS方案的市场需求。

虽然欧洲的碳价格已接近使项目在经济上可行的水平,但亚洲的碳税仍然很低,因此,将需要付出更大的努力来降低价值链的成本,例如:在多个来源之间共享基础设施(作为枢纽)和 重新利用现有基础设施。

目前,各种监管驱动因素和政策也在推动 CCS 向前发展。 Cartwright先生指出:“我们需要关注实际排放二氧化碳的领域。”

“有一些技术和大型公司已在记录和报告全球所有二氧化碳排放量。同时,我们也看到,拥有成熟石油和天然气工业的地区正在处于领先地位,因为它们能更容易捕获二氧化碳。”

总体而言,会议强调了需加强 CCS技术以实现气候目标所面临的挑战的规模。

接下来的关键步骤包括建设运输能力、将基础设施聚合到枢纽、证明存储站点的容量以及制定改善项目经济性的政策。

虽然 CCS 不是灵丹妙药,但会议一致认为 CCS 和二氧化碳运输将在难减排行业的脱碳努力中发挥不可或缺的作用。

解决“能源损失”很重要,以让CCS在海上可行

除了《2050 年海事预测》中 CCS 的认可外,Martin Cartwright 还在 Gastech 上介绍了最近LNG(液化天然气)运输船 JIP 的结果,该结果表明,随着价值链和法规的发展,碳捕集与封存 (CCS) 具有强大的商业案例 。

该研究确定,目前已存在能够有效在LNG运输船上捕获二氧化碳的技术,并也涵盖在其他船舶上的应用潜力。

其中所面临的挑战在于如何应对“能源惩罚”,即了解 CCS 固定工作量输出所需的燃料量,以使 CCS 在船上经济可行。

同时,这也取决于一系列其他因素,包括不同地区适用的碳税水平,以及卸载二氧化碳以最终永久储存或利用所涉及的成本。

为了实现净零排放的行业目标,航运CCS技术必须与其他脱碳措施结合应用,包括能源效率和替代低碳燃料。

参考文献:
1.Techno-economic evaluation of onboard carbon capture and nuclear propulsion in DNV 2023 Maritime Forecast: https://www.dnv.com/maritime/publications/maritime-forecast-2023/index.html

  1. Investigating carbon capture and storage for an LNG carrier: https://www.dnv.com/expert-story/maritime-impact/investigating-carbon-capture-and-storage-for-an-lng-carrier.html
  2. Shipping’s future role in carbon capture and storage (January 2022): https://www.dnv.com/expert-story/maritime-impact/Shippings-future-role-in-carbon-capture-and-storage.html

照片来源:DNV
发布日期:2023 年 9 月 15 日

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