甲醇是當今航運業脫碳的關鍵解決方案
信德海事網 綠色航運小組
在客戶需求和監管的雙重壓力下，航運業正在朝着低碳化方向發展。領先的船東已經在正确的方向上取得了重大進展。目前來看，出于對對減排潛力、燃料密度、使用性和成本的考慮，解決方案是多種多樣的。可在這個每年價值1050億美元的航運市場中，多種多樣的方案能否均實作技術和商業上的可行？船東的選擇十分重要，不容馬虎。
近期，Longspur Research公司對此釋出了一份研究報告，其中表明氫燃料和甲醇在解決方案中的脫穎而出，并強調甲醇是當今航運業脫碳的關鍵解決方案。
目前航運脫碳有許多可行的途徑，其中包括：采用電池或者風帆以及燃料方面的替代。
從全電動船舶說起，不可否認的是其具有多種優勢，安靜、環保，沒有任何排放或漏油的風險，而且維護成本低。然而，在船上使用電池十分困難，有很多挑戰：
l蓄電池組大小的範圍有限，重量會迅速增加，超過船舶的最大載重量；
l通過使用發電機可以提高續航能力，但是，速度受到電池充電能力的限制，而且發電機可能會成為排放源；
l海上環境複雜，船上帶有電子元件的電池系統容易被腐蝕，電池需要在惡劣的環境中仍然是安全和可靠的；
l锂離子電池特别容易受到熱失控的影響，過充、過放、過溫、短路、擠壓和穿透都可能導緻災難性的故障，比如：電池袋破裂、電解液洩漏和難以撲滅的火災；
l由于處于“電網的末端”，充電受到影響。就目前的電池技術而言，所有的電動船主要用于港口和沿海運輸的較短距離，是以在全球海運市場上所占比例很小。
電池隻适用于短距離，适合渡輪小船等，船舶上配備風帆更多的是輔助而不是推進，是以關鍵的長距離航線的解決方案落在了替代燃料上。主要競争者是氫燃料、氨燃料、甲醇和生物甲烷。其主要特點以及對比，如下所示：
氫燃料方面，目前的生産技術包括兩種“藍色”氫燃料以及“綠色”氫燃料。藍色氫燃料通過對LNG的甲烷進行蒸汽重整生産，其價格昂貴，并且無法完全消除排放。綠色氫燃料主要通過電解水來生産，過程中不會産生任何二氧化碳，但由于氫燃料在内燃機中燃燒在空氣中會産生氮氧化物，之後可能可以在發動機上安裝後處理裝置來去除，但目前這仍是一項未經證明的技術。将氫燃料用于長距離運輸的最大挑戰是，儲存十分困難，需要重型低溫罐，将其作為液體儲存在船上，占用寶貴空間。
氨燃料方面，本身既可以燃燒，也可以在燃料電池中使用，還可以使用綠色氫生産，緩解了氫燃料本身儲存的一些問題，但使用氨燃料産生的N2O排放（氧化亞氮）和氨氣的問題是不可小觑的。
圖檔來源：Proman Stena Bulk
回到甲醇燃料，報告從甲醇的優點，如可替代性、可用性、能量密度，以及最重要的是，能夠大幅減少排放，使其立即成為海運脫碳的焦點。
據稱，航運業排放的二氧化碳和空氣中的污染物，如氧化硫（SOx）、氧化亞氮（NOx）和顆粒物，産生了超過10億噸的排放，而若采用甲醇，由于其清潔燃燒的特性，能夠将這些排放減少60%以上。氮氧化物減少80%，硫氧化物減少99%，微粒物質（PM）減少95%，二氧化碳減少約20%，這僅是由天然氣生産的“灰色”甲醇。随着技術更新，目前可以将“灰色”甲醇逐漸演變成“藍色”甲醇和“綠色”甲醇，如下所示：
生物甲醇是以可持續生物質為原料生産的，如林業和農業廢棄物、垃圾填埋場的沼氣、污水、城市固體廢棄物（MSW）和紙漿和造紙業的黑液。綠色電制甲醇是通過電解來自可再生能源的綠色氫氣與來自碳捕獲的二氧化碳相結合而生産的。
目前，甲醇已經在120多個港口使用，并且已經有20多艘船在使用，使其成為全球第四大航運燃料。甲醇能夠利用現有的基礎設施進行儲存和運輸，在正常的空氣溫度和壓力下保持液體狀态。在船對船或岸對岸的基礎上，已經可以進行燃料運輸。此外，甲醇被認為是最安全的替代燃料，在航運和其他一些應用中都有很長的曆史。除了容易處理和運輸之外，甲醇是一種透明和可生物降解的液體，當洩漏在水中時，會迅速稀釋到無毒的水準，不會對環境造成影響或損害海洋生态系統。2020年11月，IMO準許了甲醇作為安全船舶燃料的準則，證明了甲醇的安全性。
各大公司的甲醇布局
首先，行業巨頭馬士基的8+4艘16,000 TEU的甲醇動力集裝箱船。據悉，新訂購的四艘箱船将在2025年傳遞，此前在2021年8月24日訂購的八艘船已經傳遞。
接着，羅-羅也透露了制定高速甲醇發動機标準的計劃。具體而言，該公司的動力系統部門目前正在研究用于甲醇的MTU發動機。基于MTU技術的新型高速四沖程發動機，計劃盡快用于商船和遊艇。
同樣，瑞士能源公司Proman早在去年10月就與瑞典航運公司Stena合作，開發了一個解決方案，使船舶可以使用甲醇作為船用燃料。據悉，新的解決方案将用于為Stena的船舶和第三方船舶提供動力，将有助于減少二氧化碳排放。
此外，德國發動機制造商MAN公司對甲醇技術進行了大量投資。去年11月，該公司透露其計劃緻力于更新四沖程發動機，使其能夠使用綠色的未來燃料，包括甲醇和氨燃料。并表示在2022年，将為甲醇動力而設計的發動機。從2024年起，将提供在四沖程發動機中使用甲醇的解決方案。
去年年底，甲醇作為實作荷蘭航運零排放的能源步驟，MENENS海事财團獲得了2400萬歐元（約2700萬美元）的資助，以開展研究，加速在航運業内使用甲醇作為低碳燃料。在荷蘭企業局的贊助下，該研究項目旨在開發具有高度靈活性的清潔能源技術，并在航運業内得到廣泛的應用，包括從遊艇建造到海上工作船和大功率挖泥船。