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航运的去碳化未来:船舶以及航运系统将受到怎样的影响?

   日期:2021-07-02     浏览:19    评论:0    
核心提示:政策法规和社会关注都在推动全球航运业减少其对环境的影响。最终目标是能够消除或至少严重减少碳排放。本文着眼于解决该目标的各

政策法规和社会关注都在推动全球航运业减少其对环境的影响。最终目标是能够消除或至少严重减少碳排放。本文着眼于解决该目标的各种方式,以及如何建立通往脱碳未来的可行之路。




航运在全球经济中起着至关重要的作用,运输了约90%的世界贸易。这是将商品从一个市场转移到另一个市场的一种有效且具有成本效益的方法。但是,不幸的是,这样做还造成了所有温室气体(GHG)排放量的大约3%。




为了减轻这种环境影响,国际海事组织(IMO)在2018年以2008年为基准水平,承诺该行业到2030年将温室气体排放量减少40%,到2050年将年船队水平的排放量至少减少50%。考虑到世界海洋上船只数量的增加这一事实,使这些具有挑战性的目标变得更加艰巨。这意味着到2050年,在船舶水平上,减少量应达到70%甚至80%。




印度的海洋形势




印度地理位置优越,位于世界各地的航运路线上,按价值计算,海上运输处理了该国约70%的贸易。因此,航运业是一个主要行业,印度政府正在大力投资进行港口现代化和新港口的开发。




同时,该国的独立区域导航卫星系统(IRNSS)将使大约2500艘商船在近1500公里的范围内利用该系统。正如本文后面将要解释的那样,这种连通性很可能有助于全球脱碳努力。




技术和未来的燃料




当然,没有一个单一的技术可以提供所有需要的结果。然而,目前正在进行大量的投资,并出现了令人鼓舞的迹象,使人们感到有些乐观。




技术领先者,如瓦锡兰,正大力参与研究替代性的零碳和低碳船舶燃料,以取代传统燃料油。同时,瓦锡兰以 "用智能技术实现可持续发展的社会 "为宗旨,正在采用最新的数字技术、人工智能、大数据和机器学习来大幅提高效率水平,从而降低燃料消耗,并因此降低废气排放。




因此,通过使船舶消耗更少的燃料,并使其使用碳含量为零或接近零的 "绿色 "燃料,可以大大减少温室气体排放水平。结合技术进步和清洁燃料,可以在2030年达到IMO的40%的目标,而要在2050年达到50%的目标,则需要完全可持续的燃料和甚至更先进的技术。




但如果要取得真正的成功,整个海事部门都需要新的运营和商业模式。不仅是船舶本身需要寻求改变。2017年,瓦锡兰发布了其对智能海洋生态系统的愿景,根据该愿景,船舶和港口以及与船舶航行有关的一切都将和谐地工作,在效率、安全和环境绩效方面创造一个阶梯式的变化。




船舶将受到怎样的影响




这里必须再次强调技术进步和未来燃料的结合。船用内燃机是一种极其有效的推进手段,并且可以适应不同的燃料。这种灵活性对于替代性 "绿色 "燃料的发展至关重要。




液化天然气(LNG)已经被广泛接受为一种可行的船用燃料,比传统的船用燃料油更清洁。瓦锡兰认为,对于那些使用液化天然气燃料的船舶来说,逐步过渡到替代清洁燃料将是最容易、最快和最经济的。生物和合成LNG最初可以作为辅助燃料与常规LNG一起使用,以减少其碳含量,以后随着供应量的增加,可以完全取代它。对于使用LNG的船舶,不需要改变发动机和燃料供应系统,而且可以使用现有的LNG燃料供应基础设施。




其他突出的候选替代燃料包括甲醇和氨。在这两种燃料中,甲醇的燃烧效果更好,而且更容易储存和处理,但瓦锡兰几年来一直在设计能够处理氨的货物处理系统,尽管它是有毒和高腐蚀性的。该公司已经启动了氨的燃烧测试,随后将在实际操作条件下进行现场测试。氢气是另一种正在密切研究的燃料。氢气的体积能量密度低,意味着储存罐需要比液化天然气罐大一倍。这是一个缺点,而氢气的主要功能可能是作为其他燃料的构建块。




考虑到这些发展,今天正在建造的船舶应该在设计上具有灵活性,以便在新的燃料出现时接受这些燃料。同时,效率包括燃料效率和操作效率,必须成为设计过程中的首要任务。使用的能源越少越好,必须成为行业的设计标准。




电气化也将在可持续航运的驱动力中发挥越来越重要的作用。混合动力,使用发动机和电池动力的组合,已经在渡轮和港口拖船等频繁停靠港口或靠近人口中心工作的船只中得到了普及。在某些情况下,全电力推进也是可能的,而燃料电池的使用几乎肯定会在某个时候被采用。




整个海上运输系统将受到怎样的影响?




如果不对一般航运的调整方式进行类似的改变,就不能完全实现去碳化。整个船队的效率,而不仅仅是单个船只的效率,对于节省燃料,从而减少排放非常重要。




利用最新和最全面的航行数据来自动优化航线,同时让船上和岸上的各方了解和通知,将导致高效和综合的船队运营和航行计划。将船舶和船队与岸上的操作中心连接起来,可以有效地提高船队的性能,这项技术已经可以使用并投入运行。瓦锡兰的船队运营解决方案(FOS)就是一个最好的例子。




另一个 "浪费 "将是及时到港。船舶由于不得不在锚地上等待港口泊位的出现而耗费了太多的时间和不必要的燃料。同样,现在的技术可以自动调整船只的速度和路线,并与港口当局建立实时通信,以便船只可以及时到达,而不必在锚地等待。这需要透明度和充分合作的意愿,但这是可能的,而且最终是不可避免的。




为了让港口在行业去碳化中发挥自己的作用,电气化也必须列入他们的议程。这意味着冷处理,允许船舶关闭发动机并插入港口的电力供应点。这意味着为混合动力和电池驱动的船舶开发充电基础设施,意味着投资于电动起重机、停泊船、混合动力拖船等。




业界需要研究如何使租船政策和招标评估与国际海事组织的去碳化目标相一致。同样,政府的政策也需要根据可持续发展的目标来制定。最重要的是,上述建议变化的早期采用者应得到奖励,而不遵守者应得到认可并受到相应的惩罚。




循序渐进的方法




航运业的变革历来是一个缓慢的过程。虽然人们对新的想法和解决方案的态度越来越开放,但全行业向促进脱碳的解决方案转变不可能是一蹴而就的。出于这个原因,必须采取循序渐进的方法。




像瓦锡兰这样的公司已经认识到,并分析了降低温室气体排放的道路必须采取广泛的研究、数据驱动的解决方案和数字技术来提高效率。燃料灵活性将是一个基石,燃料效率也是如此。另一个公认的事实是,没有一家公司或组织会单独找到所有的答案。技术供应商、他们的客户、合作伙伴和所有相关的利益相关者之间的合作,对于实现协调和解决问题的方法至关重要。




效率的提高已经在进行中,这也许是沿着这条道路迈出的第一步。发动机升级和船舶改造,以及基于连接的数字解决方案,是提高现有船舶效率水平的现成选择。由于更高的效率可以转化为更低的运营成本,因此几乎没有人反对这种方法。




混合动力也可能会越来越受欢迎,因为它既能提高效率,又能遵守环境法规。




下一步肯定是逐步过渡到替代燃料,正如本文前面提到的。液化天然气已经很成熟,可以被视为一种成功的 "过渡性 "燃料,直到更环保的燃料变得可行和可用。在未来的燃料被广泛接受之前,充足的供应和供应基础设施的发展将是必须通过的里程碑。




最后,当船舶的设计、建造和燃料的效率达到最高,温室气体的排放大幅减少,当船队运营商和港口当局完全和谐地工作,优化航行计划和港口运营,那么脱碳就很可能成为现实。

 
 
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