Clague 最近被任命为VPS可持续燃料主管，他概述了该公司对全球各地船舶运营所用新替代燃料进行的测试。

Nicholas Clague 博士最近被任命为船用燃料测试公司 VPS 的可持续燃料主管，他介绍了该公司在测试全球最新船用替代燃料方面的经验：

介绍

据报道，全球总排放量的3% 归因于全球的航运业，而目前，整体航运业正致力于在2050年左右或之前将排放量减少至净零。在最近举行的 MEPC 80会议（IMO海上环境保护委员会第80届会议）上，IMO 引入了额外的临时检查点，即与 2008 年相比，让全球温室气体排放量减少 20%，但力争到 2030 年减少 30%，并到 2040 年减少 70%（但力争减少80%）。除此之外，欧盟 ETS（欧盟排放交易体系）将于 2024 年扩大范围，以涵盖所有5000 GT以上船舶，包括运输普通货物或乘客的船舶，而受 ETS 约束的排放量将从 2024 年的 40%到2025 年增加至70%，并从2026 年起达100%。此外，从 2026 年起，甲烷和一氧化二氮排放量也将被添加到 EU ETS体系内，而从2027年起，近海船舶也将被纳入该计划之下。

鉴于报告船舶排放的诸如此类新要求（以及额外的成本和复杂性），运营商和船东现在正在密切关注如何减少排放。其中一些能够通过“今天”可做事实现，例如慢速航行、改进船舶设计、使用空气润滑系统和减少燃料中的硫含量。

然而，为了满足 2050 年净零排放要求并降低排放成本，航运业也在寻求其他脱碳手段，包括使用船载系统数字化来实现最佳效率以及对烟囱/废气排放进行高级监控。尽管到目前为止已经做了很多工作，但航运业若要在 2050 年实现净零排放，仍有很多必须做的工作。

减少排放的主要方法之一不仅是要减少燃烧燃料，还要寻找有助于进一步减少排放并消除燃烧化石燃料需求的替代燃料。 作为临时措施，一些运营商正在考虑将LNG（液化天然气）用作燃料，并在船上安装双燃料LNG发动机。

尽管与 VLSFO 相比，LNG显着减少了排放量（高达 23%），但它仍属于一种化石燃料。同时，LNG动力船也存在着甲烷泄漏问题，而甲烷的大气热量捕获能力也比二氧化碳强上25倍，因此，其他船舶运营商正在寻求其他的替代燃料，如甲醇、氨和生物燃料，这一点尤为重要，因为甲烷排放方面将于 2026 年纳入欧盟排放交易体系。与传统燃料和LNG相比，这些燃料可以提供额外的减排量，但也都带来了自己的挑战。

本文根据我们对当今各国运营船舶所用的最新替代燃料所进行的测试，从 VPS 的角度提供经验之谈。

VPS在新替代燃料方面的经验

FAME（脂肪酸甲酯），一般称为生物柴油，多年来一直用于道路运输领域的汽车、货车和卡车上。FAME的成分取决于制造过程中使用的原料，并可能因每个批次之间、供应商之间以及世界各地采购地点之间的差别而存在明显差异。不过，FAME 的一大优势在于它是传统燃料的“即用型”替代品，并能够以不同的量被使用，而最高可达 100%。举例，B30生物燃料正是 30% FAME 和 70% 传统燃料混合而成的燃料。

由于每种 FAME 之间的化学结构变化，其作为燃料的性能也可能存在很大的差异。其中，碳链长度和不饱和度会影响冷流性能，而不饱和度也会影响氧化稳定性和氧含量。再者，氧含量水平也会对其原本就低于传统船用燃料的能量含量产生影响。因此，VPS开发了一种能对 FAME来源进行指纹识别的技术，该技术已被证明是支持客户进行测试的一个很好的补足。

由于FAME 的二氧化碳排放系数为零，若能够准确测量燃料中的 FAME 含量，将对船东和运营商形成一个优势。目前，已经存在多种用于确定生物燃料中 FAME 水平的测试方法（包括 ASTM D7371、ASTM D7963、EN14078 和 EN14103），但都有其局限性。 而VPS开发的一种新技术，在B0到B100的整个范围内都具有更高的精度、重复性和再现性，能帮助船东和运营商获得更正确的排放配额。

与传统的碳氢化合物燃料相比，FAME 具有局部氧化的性质，因此，它容易受到细菌生长的影响，并因而导致污泥和酸度增加，再而造成其他问题，如过滤器堵塞和腐蚀。同样地，由于它的局部氧化特质和其燃料中存在的一些不饱和聚酯，FAME 的氧化稳定性会显着降低，并可能导致污泥、过滤器堵塞、变黑、酸度增加，滋生微生物和酸败反应，这可通过酸败气味进行判断 。

话虽如此，从油井到尾流（完整生命周期）的基础而言，FAME 确实提供了环境效益，并且，若在船上采取仔细的管理，使用它应不会出现任何问题，特别是在与传统燃料进行混合时。 到目前为止，VPS 测试的许多样品都是单艘船舶的单个样品，估计目前使用的生物燃料总量约为 30-40KT/月（VPS 估计），而这只占船用燃料市场每月总量的一小部分。根据 VPS PortStats 的数据，2023 年到目前为止，我们已经测试了 300 多个 FAME 或含有 FAME 的燃油样本，其中大部分来自欧洲（主要是鹿特丹），但也有部分来自美国和亚洲（主要是新加坡） 。 然而，根据迄今为止的测试，我们可以安全地假设含有 FAME 的燃料正在进行试验，并且，正如我们所期望的那样，在这些试验中其性能都被严格地进行了审查。

就从船舶人员和技术层面来看，在极端情况下，进行试验后都会对发动机部件进行检查和加分/减分，以寻找任何可能存在的问题迹象。而船舶运营商，也都为此目的付出了巨大的代价，再加上，船东和运营商的高层管理人员也已将脱碳列为重要议程。这一点，自然会导致供应商对所供应的产品保持谨慎态度，并只提供最优质的产品。不过，如果生物燃料成为主要的船用燃料，这种程度的努力不知道是否还能保持呢？

为了证明这一点，在 2023 年测试的 300 多个“燃油”样本中，只有 30 艘船舶（约 10%）加注了两次以上的生物燃料。 一般而言，从所采集的燃油量进行判断，这种燃料在船舶上只会存放大约 1 周，然后才会被消耗，这进一步表明 FAME 生物燃料目前正被试验。

目前，阻碍船用燃料采用 FAME 的最大因素可能是其价格，因为该价格可能是 VLSFO 价格的两倍，但随着 2024 年欧盟 ETS的实行，这一成本将被采用FAME 所能获得的节省抵消，因为FAME的采用将增加净零二氧化碳排放配额。

目前，我们也看到其他来源的材料被用作燃料选项。其中，HVO 或氢化植物油源自烹饪废油，在经过高度加工和氢化后，去除了任何不饱和度和含氧分子（如酯）。 因此，HVO 通常被称为可再生柴油，其性能与柴油类似。当将 HVO 与 FAME 进行比较时，我们发现了更高的能量含量、良好的氧化稳定性、优异的冷流性能以及很少或没有微生物生长。这是因为 HVO 已被氢化，并在氢化过程中避免了任何部分的氧化（在FAME 中所发现）。同样地，与 FAME 一样，HVO 的价格高于粘度相似的传统船用燃料，并可能因此限制其被视为船用燃料使用。

另一方面，腰果壳油 (CNSL) 和轮胎热解油 (TPO) 也被建议用作船用燃料，无论是作为“B100”燃料还是进行混合。CNSL具有高酸性，并且与 FAME 相比含有非常不同的分子，而FAME 本质上属于酚类。这些酚类分子在海事工业之外有许多用途，但作为燃料，它们在适当的热量和潜在的长期储存条件下可能容易发生聚合。在与传统燃料进行混合时，CNSL 可能适合作为燃料，但仍需要进行更多的测试确认其适用性。而TPO则是一项相对较新的技术，需要进一步测试以证明其作为船用燃料的适用性。

今天，甲醇已成为一种备受关注的燃料。与其他燃料不同，它几乎完全由单个分子组成。同时，它很容易获得，并可经由环境可接受的来源制造。由于不含硫，它也可将 SOx 排放量显着降低至非常低的水平。与传统船用燃料相比，其氮氧化物排放量可减少高达 80%。 而与其他替代燃料一样，价格是采用甲醇时的一个考量因素，尤其因为它的能量密度只有传统燃料约 2/3。需注意的是，甲醇因其闪点较低而被列为危险品，因此，在处理和运输甲醇时需要加强安全措施。

最近，VPS参与了新加坡首次的甲醇加注作业，并负责了燃料数量计量 (BQS) 和燃料质量测试 (FQT)。 在此次成功的加注作业中，VPS对燃油样品进行了测试，其结果与加注船通过岸上储罐供应给船舶的燃料质量非常匹配。不过，目前还没有甲醇用作燃料的相关行业规范，但这些规范正在制定中。而在行业累积经验的过程里，IMPCA（国际甲醇生产商和消费者协会）已制定了一项规范，该规范被用作船用甲醇燃料的基准规范。 随后，在该船航往其最终目的地——丹麦期间，VPS在塞得港和鹿特丹参与了该船的燃油测量工作。同时，VPS也对所有 3 地点的甲醇燃料进行了分析。

未来几年内，以甲醇为燃料的船舶数量将大幅增加，并且，已有一些计划中或正被建设的新生物甲醇生产工厂，全都旨在支持海事工业的发展。 截至 2023 年 8 月的船舶订单显示，已被订购的甲醇动力船有161 艘，约占所有订单的 7.6%；这比 2023 年 7 月被订造的 95 艘船有所增加。

结论

海运业目前正在努力减少排放，以实现 IMO 在 2050 年左右实现净零排放的目标。过去几年，行业采取了许多措施来提高燃油效率和减少排放，包括慢速航行、船舶设计、空气润滑等。然而，所有这些方法仍然涉及化石燃料的使用。 因此，下一步将会开始使用碳足迹显着减少甚至达零的替代燃料。其中，这一方面已从许多新建中的船舶着手进行，同时，在被改造后配备双燃料发动机的船舶，也都允许了甲醇等替代燃料的采用。

未来，我们将开始看到其他燃料被使用，而目前，也有大量关于氨零碳燃料的研究正在进行中，以及正被考虑使用的核动力船舶选项。

当下，VPS 在这些新替代燃料的测试方面也处于领先地位，并与船东和运营商合作，通过其 Maress 技术最优化地提高效率，同时，也通过其独特的 Emsys 系统持续监测排放。这将能够更全面地了解燃料能量输出和监测能源的使用情况，并量化船舶的排放量，进而实际显示船舶从何处以及如何使用燃料的所有能量。

随着 2024 年欧盟 ETS 的扩展以及航运业减排需求，VPS 在分析新替代燃料方面仍走在前方，以支持我们的客户实现减排目标，同时，也确保这些燃料适用 。结合我们用于优化船舶运营和持续监测废气排放的新型创新数字技术，VPS 有能力为全球船队提供广泛的海上脱碳服务。

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照片来源：VPS
发布日期：2023 年 9 月 12 日