航运业实现碳中和多种燃料路径的探索与研究——访阿法拉伐船舶事业部技术开发副总裁Lars Skytte Jorgensen先生

本刊记者 薛龙玉

近期，阿法拉伐（Alfa Laval）宣布将与多家合作伙伴联合开展甲醇用作船舶燃料的试验和甲醇燃料电池测试。此外，阿法拉伐也已对LNG和生物燃料进行过深入研究，在这方面积累了深厚的专业知识。在航运业碳减排的过程中，各类替代燃料和技术手段分别将扮演怎样的角色？面对各种存在争议的新型燃料和技术，船东和运营商应该如何抉择？带着这些问题，我们专访了阿法拉伐船舶事业部技术开发副总裁Lars Skytte Jorgensen。作为全球领先的解决方案提供商，阿法拉伐一直密切关注船舶行业发展动态和市场需求，致力于为船舶面临的各类主要挑战提供成熟高效的解决方案，并且不断探索新的领域，持续创新产品服务。在与本刊对话的过程中，Lars Skytte Jorgensen向我们分享了阿法拉伐在燃料研究方面的先进经验和突出成果，并对未来船舶燃料以及减排技术应用等业界普遍关注的问题做出了专业解读。

记者：据报道，阿法拉伐与曼恩能源方案公司（MAN Energy Solutions）、丹麦技术大学（DTU）等多家合作伙伴共同启动的甲醇燃料研究项目当前已进行到第三阶段，请您介绍一下该项目已经取得了哪些研究成果。

Lars Skytte Jørgensen：这个研发项目是由丹麦能源技术开发和示范计划（EUDP）资助开展的，我们正在与曼恩能源方案公司、丹麦技术大学以及其他合作伙伴密切合作。在对发动机进行了小规模早期概念测试之后，测试工作已经移至阿法拉伐测试与培训中心，目前我们正在对该中心的2兆瓦（MW）船舶发动机进行测试。

我们最初开展了单缸甲醇测试，试验非常成功，成果远超我们的预期。此后，我们继续对全部9个气缸进行测试。目前完整的发动机测试仍在进行中，不过我们已经取得了十分令人振奋的结果。我们发现在特定的负荷范围内，甲醇燃料在不用引燃燃料的情况下也具有出色的性能表现。

记者：甲醇用作船舶燃料在业界已有先例，此次阿法拉伐与燃料电池生产商和船东联合测试的甲醇燃料电池系统有何独特优势和亮点？

Lars Skytte Jørgensen：随着燃料不断变化，船舶上的能量平衡也将随之改变。燃料电池将成为完整的船上能量方程式的一部分。举个例子，现在由发电机组供应的间歇性辅助动力以后很可能会通过燃料电池来提供。这也正是我们正在探索的高温质子交换膜（HTPEM）燃料电池的一个潜在应用领域。

当然了，我们所测试的甲醇燃料电池的最大益处还是与燃料的选择有关。使用可再生甲醇可使二氧化碳排放量降低多达95%。此外，这种甲醇还可以减少多达80%的氮氧化物（NOX）排放，并且消除硫氧化物（SOX）和颗粒物排放。国际海事组织为减少温室气体排放设定了雄心勃勃的目标，向绿色甲醇过渡将是实现这些目标的重要一步，无论是以液体燃料还是燃料电池的形式。

记者：此次测试的燃料电池使用的是碳中和可再生甲醇，请问这种绿色甲醇的标准是什么？需要满足哪些条件和要求？

Lars Skytte Jørgensen：甲醇的碳含量极低，而且可以通过许多不同的方式生产，但是只有绿色甲醇才能真正实现碳中和。因此，在应对气候变化方面，只有绿色甲醇才足以胜任。

绿色甲醇通常是来源于可持续生物质的可再生甲醇，因此它们有时也被称为生物甲醇。我们在与曼恩能源方案公司共同进行的燃烧测试以及我们对阿法拉伐设备的测试中所使用的甲醇就属于这种类型。我们选用的甲醇由生物燃料生产商Nordic Green提供，它们是由废弃物而非新鲜生物质生产而来。

甲醇也可以通过二氧化碳加氢制成，这是一种利用电力将二氧化碳转化为甲醇的工艺。然而，以这种方式生产的甲醇只有在所用的电能来自可再生资源的情况下才能被视为绿色环保。

记者：船用甲醇燃料以及甲醇燃料电池分别适用于哪些类型的船舶，它们能否在航运业得到大规模推广应用？

Lars Skytte Jørgensen：液态甲醇对于甲醇运输船来说是一个很自然的燃料选择，因为她们可以很方便地将自身的货物用作燃料。就像液态天然气（LNG）所面临的情况一样，已经装载了这类燃料的船舶更容易成为使用这类燃料的先行者。过去10年左右的时间里，有个别甲醇运输船已经在实际运营中使用甲醇作为燃料。

不过，甲醇将会得到更加广泛的应用。现在，我们已经看到马士基将率先在其他类型的船舶上使用甲醇燃料。马士基已有明确的计划在中型和小型集装箱船上应用甲醇。

在阿法拉伐，我们相信液态甲醇将适用于几乎所有船型。基于甲醇的燃料电池亦是如此。

记者：阿法拉伐对LNG、生物燃料和甲醇燃料都有过深入研究，接下来，阿法拉伐测试与培训中心是否有计划开展氢、氨或其他新型替代船舶燃料及相关技术应用的测试？

Lars Skytte Jørgensen：对于任何有可能实现碳中和船用的替代燃料，阿法拉伐都有研究兴趣。如你所说，我们已经针对LNG进行了广泛的研究，将一系列技术进行商用化应用，包括LNG供气系统，双燃料锅炉，PureCool系统(减少甲烷逃逸)等等，而且目前正在大力开展甲醇和全方位的生物燃料研究。阿法拉伐测试与培训中心就是我们进行燃料研究的主要设施中心。

尽管围绕氢在缓解气候影响方面的潜在作用已经有了很多讨论，但我们并不认为它是一种适用于海船的潜在燃料。在陆上则是另一回事，毕竟陆地环境与海船所面临的实际情况截然不同。氢气燃烧起来很干净，但可惜的是其能量密度远远低于传统燃料。大多数新兴替代燃料都有这个问题，但对于氢而言，差距却过于极端了。远洋船舶无法携带足够多的氢来满足其燃料需求，而且船上也没有可行的方法能够生产足够多的氢。

对于氨来说，情况则大不相同。就其能量输出和可行性而言，氨是最有希望帮助海运业将碳足迹降至净零的替代燃料。不过，要开发出成熟的氨气应用技术还需要一段时间。

在不久的将来，阿法拉伐测试与培训中心将开始从实用方面研究氨的应用。此外，我们已经在探索如何将氨应用于燃料电池，这也是EUDP资助的海上固体氧化物燃料电池合作伙伴项目（SOFC4 Maritime）的一部分研究内容。阿法拉伐测试与培训中心将于今年晚些时候接收第一批用于燃烧测试的氨气。

记者：在您看来，哪些燃料最有潜力成为未来的船舶燃料？

Lars Skytte Jørgensen：要实现国际海事组织设定的温室气体减排目标需要经历一个循序渐进的过程。不同类型的燃料将在该过程中的不同阶段发挥各自的作用。

目前，LNG正在尽最大的努力减少二氧化碳排放，但其是有限的。尽管LNG在燃烧时的二氧化碳排放量低于传统燃料，但却远远达不到二氧化碳中和的水平。话虽如此，LNG依然是行业朝着减排正确方向迈出的一大步，并且还会在未来几年内继续发挥重要作用。

绿色甲醇则会是行业在通往零碳未来之路上迈出的下一个实质性步伐。清洁燃烧的甲醇很容易通过废弃生物质生产而来，也可以利用可再生能源发电将二氧化碳加氢制成。凭借其超低的碳含量，绿色甲醇可以帮助我们达到碳中和水平。

要实现净零排放，除了应用甲醇之外，还需要采取进一步的措施，或者可能还需要更大的飞跃。甲醇技术正在快速走向成熟，与此同时，氨在船上的应用实际上却还处于起步阶段。然而，氨是打造零碳海运业最具潜力的燃料选项。利用可再生电力可以廉价且大规模地生产氨，无需使用任何生物质。同样值得一提的是，与氢不同，氨所包含的能量足以覆盖船上的燃料需求。

记者：目前航运业尚未找到一种能让所有人都认可的完美脱碳路径，各种替代燃料似乎都或多或少在减排效果和成本等方面存在一些争议或局限性，应当做新燃料技术应用的先行者，还是等待成熟的解决方案，业界尚存疑惑，您如何看待这个问题？

Lars Skytte Jørgensen ：可 惜，世上并不存在什么妙法奇术能让我们一夜之间实现碳中和。我们会很快达成这个目标，但过程中肯定会经历一系列过渡：从传统燃料过渡到LNG，再从LNG过渡到甲醇，最后再从甲醇过渡到氨。

有一点需要我们谨记，那就是以上这些转变绝不会在一夜之间突然出现。不同燃料的使用阶段会相互重叠。每一种燃料都会被用上很多年，而且它们也具备这样的商业可行性，因此大家都不应该畏惧不前。从气候的角度来看，我们作为一个行业不能持等待和观望的态度。

市场上也许会有一些困惑和犹豫的声音，但也有众多正在积极推动减排事业的行动派，包括船东在内。在探索发展新燃料和新技术方面，阿法拉伐并不是孤军奋战，我们正在与客户、其他供应商、学术机构以及商业组织开展合作。有许多大大小小的船东和运营商都认识到了减排的必要性，并且想要积极参与，成为寻找解决方案的一份子。

记者：阿法拉伐可从哪些方面为航运脱碳提供支持？例如，阿法拉伐目前可提供哪些帮助船舶减排、提高能效的产品和技术手段？

Lars Skytte Jørgensen：阿法拉伐已经为业界提供了大量支持船舶减排、提高能效的产品。严格来说，在减排方面，我们拥有阿法拉伐PureSOX脱硫系统、PureNOX废气再循环水处理系统和PureVent曲轴箱气体净化系统等环保解决方案。至于改善能效，这也是阿法拉伐多年来一直坚持的工作重点，无论是在大型还是小型解决方案的开发上。举例来说，我们从事废热回收已有数十年的历史，早在行业中的其他人意识到废热能量的价值之前，我们就已经开始行动了。

我们会继续将提高能效的理念贯穿整个产品组合，同时我们也正在积极探索各种各样的脱碳解决方案，不仅仅是独立研发，而且也在与其他技术供应商紧密协作。当然，甲醇和氨燃料解决方案也包括在内。

还有一个有趣的问题值得我们思考——如何能使脱碳与能效齐头并进。二氧化碳中和燃料的成本会更高，这意味着我们需要更多地关注船上的整体能效。如此一来，废热回收就显得尤为重要，而且需要更大范围地进行废热回收，例如，利用有机朗肯循环从较小的热源中回收能量。为了使能量方程式适用于新燃料，二氧化碳中和船舶需要尽可能多地回收能量。

记者：随着航运业面临的环保监管法规越来越严格、复杂，阿法拉伐船舶事业部未来是否会拓宽业务领域，推出更多新的服务？

Lars Skytte Jørgensen：考虑到阿法拉伐目前正在探索的各类新技术，包括燃料电池和储能系统等，未来我们很可能会更进一步，推出更多船载应用。同样地，我们也会开发更多基于互联设备的解决方案。我们的产品和服务都将继续发展壮大。

国内首艘智能半潜船命名交付

2021年6月18日，由中国船舶集团旗下广船国际为中远海运集团旗下中远海运特运建造的5万吨半潜船“祥安口”号命名交付。该船配备船舶智能系统，可根据海况及船舶状态为航行运营收集数据和提供决策参考，是国内建造的首艘安装了船舶智能系统的特种半潜船。该船总长216.67米、型宽43.00米、型深13.00米、设计吃水9.60米、下潜最大吃水26.00米，最大航速14.5节。“祥安口”号与广船国际之前建造过的5万吨半潜船相比，外形接近，主尺度相同，下潜最大吃水可达26米，相当于9层楼高。

该船首次配备了智能船舶系统，可根据海况及船舶状态为航行运营收集数据和提供决策参考。该船还增强了主甲板承载负荷局部，增加了SCR（废气处理系统），配备世界先进的DP系统（动力定位系统），自动化程度更高，能满足海工产品在海上的精确安装的高端要求。通过优化，该船的环保性、稳性、自动化、操纵性、节能性以及装载性能等有更好的提高和改善。