為航運(yùn)降碳減排提供中國方案

“要實現(xiàn)船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略目標(biāo)，目前主要從兩個方面著手，一是將新型綠色燃料用于發(fā)動機(jī)；二是采用排放后處理技術(shù)。”

 

4月20日，在2024世界內(nèi)燃機(jī)大會開幕當(dāng)天，中國船舶集團(tuán)有限公司第七一一研究所（以下簡稱七一一所）總工程師王鋒在接受《中國科學(xué)報》專訪時如是說。

 

2023年7月， 國際海事組織在海洋環(huán)境保護(hù)委員會第80次會議上通過船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略，提出了“國際航運(yùn)溫室氣體排放盡快達(dá)峰，并考慮到不同國情，在接近2050年前后達(dá)到凈零排放”的目標(biāo)。

 

在本次采訪中，王鋒分析了船舶發(fā)動機(jī)降碳減排的技術(shù)路徑，并給出解決方案。

 

核心零部件改型升級

 

《中國科學(xué)報》：制造一臺船舶發(fā)動機(jī)的成本高昂，能否對現(xiàn)有船舶發(fā)動機(jī)進(jìn)行合理改造，以適應(yīng)不同燃料？

 

王鋒：通過對船舶發(fā)動機(jī)核心部件進(jìn)行優(yōu)化改造，可以適應(yīng)不同燃料的燃燒特性。

 

2023年，我們在已有的CS21柴油機(jī)上通過加裝低壓甲醇噴射閥和雙燃料控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了低成本甲醇柴油雙燃料改造升級, 實現(xiàn)甲醇最高替代率不低于60%。后來又基于自主研發(fā)的甲醇柴油雙燃料高壓噴射系統(tǒng)實現(xiàn)了甲醇最高替代率超過95%，同時減少60%的氮氧化合物和99%的硫氧化合物排放。

 

下一步，我們還將對船舶發(fā)動機(jī)進(jìn)一步改造，以適應(yīng)其他可以實現(xiàn)降碳減排的新型燃料。

 

《中國科學(xué)報》：您提到對柴油發(fā)動機(jī)進(jìn)行加裝改造，此舉必然會帶來成本的增加，用戶為什么愿意花這筆錢呢？

 

王鋒：國際海事組織是國際航運(yùn)規(guī)則的主要制定者，最新的船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略明確要求，到2030年，國際海運(yùn)單次運(yùn)輸任務(wù)的二氧化碳排放量應(yīng)比2008年平均減少40%及以上，并進(jìn)一步加強(qiáng)零排放或近零排放技術(shù)、燃料及能源的推廣與應(yīng)用。

 

如果達(dá)不到減排要求，船東必然要面臨懲罰，比如支付碳稅，這筆錢比改造費用貴，用戶在計算這筆帳后就能意識到現(xiàn)在升級改造是劃算的。

 

《中國科學(xué)報》：改型升級后的船舶發(fā)動機(jī)核心零部件產(chǎn)品是否已經(jīng)投放市場？

 

王鋒：我們自主研發(fā)的CS21DF-M甲醇雙燃料中速機(jī)將于2024年下半年交付示范應(yīng)用，大部分基于原柴油機(jī)的零部件已經(jīng)過實船運(yùn)行考核，燃料噴射系統(tǒng)已完成上千小時平臺可靠性試驗。該產(chǎn)品不僅可以實現(xiàn)在甲醇和柴油運(yùn)行模式間的靈活切換和快速響應(yīng)，還可以滿足IMO TierⅡ和Tier Ⅲ（配SCR后處理）的排放要求以及中國第二階段排放法規(guī)要求，為船舶提供綠色低碳轉(zhuǎn)型解決方案。

 

開發(fā)碳排放捕集系統(tǒng)

 

《中國科學(xué)報》：在未來很長一段時間內(nèi)，含碳能源仍將占主導(dǎo)地位，有沒有既能保留含碳能源的使用，又能控制碳排放的技術(shù)方案呢？

 

王鋒：七一一所很早就意識到這是船舶減排路徑上不可避免的一個階段，先后部署了圍繞高效二氧化碳捕集、低能耗二氧化碳分離、低溫二氧化碳深度液化等關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，并開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的船用碳捕集產(chǎn)品，解決了傳統(tǒng)碳捕集技術(shù)捕集效率低、能耗高、體積大等問題。

 

《中國科學(xué)報》：你們研制的碳捕集產(chǎn)品目前有應(yīng)用嗎？效果如何？

 

王鋒：我們開發(fā)的船載碳捕集系統(tǒng)（OCCS）已有實船交付案例。2023年1月，我們給14000TEU（標(biāo)準(zhǔn)箱）集裝箱船加裝了脫硫和碳捕集系統(tǒng)，已經(jīng)成功完成試航。這套碳捕集系統(tǒng)涵蓋了二氧化碳吸收、分離、壓縮再液化、存儲全工藝流程。通過加裝碳捕集系統(tǒng)，該船可實現(xiàn)每年碳減排4.4萬噸，項目改造總成本不到甲醇燃料或氨燃料動力改造成本的一半。

 

今年4月底，該船將在上海洋山港進(jìn)行C型罐二氧化碳岸端卸載回收，這也是船用碳捕集產(chǎn)業(yè)閉環(huán)中的里程碑式案例。未來碳捕集系統(tǒng)的加裝有望成為航運(yùn)業(yè)實現(xiàn)大規(guī)模碳減排的一條有效技術(shù)路線。

 

《中國科學(xué)報》：既然碳捕集系統(tǒng)的效果很好，有沒有可能實現(xiàn)100%的碳捕集，也就是完全的零碳排放？

 

王鋒：從技術(shù)角度來說沒有問題，還需要兼顧成本。就拿正在航行中的14000 TEU集裝箱船來說，我們捕集20%的碳就可以滿足目前的排放要求，更大比例的碳捕集要增加能耗和存儲空間。目前來看，我們的碳捕集系統(tǒng)完全可以滿足未來更嚴(yán)苛的船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略目標(biāo)。

 

提升國際話語權(quán)

 

《中國科學(xué)報》：前面您多次提到國際海事組織，能否從你了解的情況談?wù)?，中國在這個組織里處于什么地位？

 

王鋒：海運(yùn)是一個古老而傳統(tǒng)的行業(yè)，國際海事組織是聯(lián)合國負(fù)責(zé)海上航行安全和防止船舶造成海洋污染的一個專門機(jī)構(gòu)，總部設(shè)在英國倫敦。中國作為國際海事組織的成員國，需要履行國際公約的要求，包括執(zhí)行相關(guān)的減排規(guī)則。

 

據(jù)了解，今年3月，國際海事組織船舶系統(tǒng)與設(shè)備分委會第10次會議召開，會議共設(shè)20項議題，收到各國提案58份，其中來自中國的提案14份，數(shù)量連續(xù)6年居IMO成員國之首。

 

近年來，國際海事組織在不斷更新規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，中國多次深度參與。2021年國際海事組織第32屆大會審議通過了海上安全委員會提交的《關(guān)于船舶交通服務(wù)指南的大會決議草案》，該修訂工作歷時5年，也是我國在深度參與國際海事事務(wù)中貢獻(xiàn)中國方案、提高規(guī)則制定話語權(quán)的一項重要成果，提升了我國在船舶交通服務(wù)領(lǐng)域的國際影響力。

 

這些年來，我們國家在國際海事組織里的話語權(quán)是逐漸提升的，這跟我們技術(shù)裝備水平的快速發(fā)展有很大關(guān)系。

 

《中國科學(xué)報》：國際海事組織的規(guī)則必須嚴(yán)格遵守嗎？如果有些規(guī)則不合理，怎么辦？

 

王鋒：不管哪個國家，只要開通國際航運(yùn)，就必須嚴(yán)格遵守國際海運(yùn)組織的規(guī)則，不然就將面臨懲罰，經(jīng)濟(jì)性懲罰可能還算比較輕的一種懲罰形式。

 

前面也說過，我們的技術(shù)推廣并不在于自己，而在于規(guī)則的制定者，也就是國際海事組織。就拿降碳減排來說，國際海事組織要求國際航運(yùn)的用戶服從既定規(guī)則，并將規(guī)則換算成統(tǒng)一的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，倒逼用戶通過科技創(chuàng)新來減排增效。

 

《中國科學(xué)報》：國際海事組織提出的船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略的期限馬上就要到來，如果實現(xiàn)不了怎么辦？您怎么看待？

 

王鋒：作為該戰(zhàn)略的一部分，國際海事組織同意在2025年實施某種形式的排放價格，以縮小化石燃料和綠色能源之間的價格差距。

 

今年3月，在國際海事組織最新一輪會談中，34個國家支持對航運(yùn)業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體排放進(jìn)行收費，較2023年上一輪談判的支持率大幅上升，預(yù)計可能在明年被國際海事組織采納。

 

從科研從業(yè)者的角度出發(fā)，我們預(yù)期將有一批新技術(shù)、新工藝投入開發(fā)與應(yīng)用，而且隨著這些年來我國造船技術(shù)水平的提升，我們對實現(xiàn)船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略目標(biāo)是有信心的。