國際海事組織（IMO）發(fā)布的第四次溫室氣體研究報告（2020）顯示，2018年國際航運(yùn)溫室氣體排放量約為10.76億噸，占全球溫室氣體排放量的2.9%。為控制溫室氣體的排放，2018年IMO通過了船舶溫室氣體減排初步戰(zhàn)略，要求到2050年溫室氣體排放量較2008年降低50%，在21世紀(jì)盡快實(shí)現(xiàn)船舶溫室氣體零排放。根據(jù)我國交通部發(fā)布的2020年發(fā)展統(tǒng)計公報，水運(yùn)承擔(dān)16.4%營運(yùn)性貨運(yùn)量。為推動航運(yùn)業(yè)溫室氣體減排，我國采取了積極的減排行動，出臺了一系列減排政策，重點(diǎn)從提高船舶能效、采用清潔燃料、采取營運(yùn)能效措施等方面開展降碳工作。近年來，船舶領(lǐng)域加快了對清潔燃料應(yīng)用的探索，其中甲醇作為新型的船舶替代燃料備受關(guān)注，具有發(fā)展前景。
一、甲醇燃料的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用潛力
基于其理化性質(zhì)，甲醇作為船用燃料具有明顯優(yōu)勢，例如：環(huán)境友好，不產(chǎn)生硫氧化物和顆粒物；與傳統(tǒng)燃料相比，CO2排放量較低；與液化天然氣（LNG）、氫相比，更易儲存、運(yùn)輸和利用；經(jīng)濟(jì)性較好且適用性強(qiáng)等。
此外，甲醇是一種低碳燃料。以船端碳排放為指標(biāo)，相較于燃油，甲醇的碳排放系數(shù)更小，因此具有約10%的減碳潛力。從燃料全生命周期碳排放核算，生物質(zhì)或者電制綠色甲醇具有近零排放的潛力。
二、船舶應(yīng)用甲醇燃料關(guān)鍵技術(shù)
目前，船舶應(yīng)用甲醇燃料的動力方式主要包括內(nèi)燃機(jī)與燃料電池，其中，內(nèi)燃機(jī)是主要的應(yīng)用方式，在甲醇運(yùn)輸船上已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化；燃料電池則更適用于短途、小型船舶（表1）。
但甲醇燃料的應(yīng)用也受到諸多因素影響，主要面臨燃料儲存空間大、存在燃爆、毒性、腐蝕/溶脹等風(fēng)險。因此在實(shí)踐中，各技術(shù)環(huán)節(jié)需采取相應(yīng)措施以有效降低上述風(fēng)險。甲醇燃料應(yīng)用于船舶領(lǐng)域，主要涉及四個技術(shù)環(huán)節(jié)：加注環(huán)節(jié)、儲存環(huán)節(jié)、供應(yīng)環(huán)節(jié)、動力裝置環(huán)節(jié)（圖1），各環(huán)節(jié)所面臨風(fēng)險的控制措施如表2所示。
三、未來前景展望
目前，全球已投入運(yùn)營和在建的甲醇燃料船舶共65艘，主要船型為化學(xué)品運(yùn)輸船、集裝箱船和海上風(fēng)電安裝船。近年來，選擇甲醇作為燃料的船舶訂單有明顯增多的趨勢。為進(jìn)一步推廣甲醇燃料的商業(yè)化應(yīng)用，建議從以下四個方面開展工作：
1、更新技術(shù)手段和研發(fā)關(guān)鍵設(shè)備
對于甲醇發(fā)動機(jī)和燃料供應(yīng)系統(tǒng)，國際已有成熟產(chǎn)品，國內(nèi)還需加快研發(fā)進(jìn)度，盡快推動市場應(yīng)用。
2、推動船用甲醇燃料綠色轉(zhuǎn)型
我國現(xiàn)階段以灰色甲醇為主，未來應(yīng)逐步向藍(lán)色（煤制+CCUS或綠氫+工業(yè)CO2）和綠色甲醇發(fā)展。
3、完善基礎(chǔ)設(shè)施
未來應(yīng)完善加注、裝卸、接收等基礎(chǔ)設(shè)施，打造成熟的供應(yīng)鏈體系。
4、健全政策體系
明確甲醇作為船用燃料的屬性定位；完善甲醇動力船、甲醇加注船技術(shù)法規(guī)、加注作業(yè)安全監(jiān)管規(guī)定和綠色甲醇燃料認(rèn)證規(guī)則等。
中國船級社發(fā)布了《船舶應(yīng)用甲醇/乙醇燃料指南》（2022），并正在制定《船舶甲醇/乙醇燃料加注作業(yè)指南》。近期中國海事局也正在研究制定相關(guān)法規(guī)，尚有待發(fā)布。但該領(lǐng)域的政策法規(guī)和相關(guān)規(guī)范仍有進(jìn)一步完善的空間。
綜上，甲醇燃料具有良好的減碳潛力，技術(shù)成熟度高、經(jīng)濟(jì)性好、安全性高，適用性強(qiáng)。然而，甲醇應(yīng)用于船舶領(lǐng)域仍存在諸多問題亟待解決，未來應(yīng)健全政策體系，推動技術(shù)的革新和進(jìn)步，以更好滿足未來零碳發(fā)展要求。
來源：清華大學(xué)碳中和研究院
微信公眾號
陜公安備61080202000314號