加强合作 扩大替代燃料可得性——《面向2050年的海事展望》解读（上）

本刊记者 何宝新

DNV船级社最新的《面向2050年的海事展望》敦促加强行业内外的合作，以实现航运业的净零排放目标。该报告针对未来燃料的可得性进行建模，为船舶设计、运营和基础设施开发的决策提供辅助，关系到海事业能否有效、安全地实现国际海事组织（IMO）当前和未来的脱碳目标。

DNV海事首席顾问、《面向2050年的海事展望》第一作者Eirik Ovrum表示，海事业的能源和技术转型正在加快步伐，但距离IMO关于国际航运业的初步脱碳目标仍有很大差距。究其原因，供应链必须发生巨大变化，才能在需要的地点和时间提供充足的碳中和燃料。

推动能源转型

航运业可能面临来自其他行业的对于理想碳中和燃料的竞争。为实现全球碳减排，对于这些燃料的最佳使用需要作出重大决定。最新的《面向2050年的海事展望》报告，研究了哪些碳中和燃料最有可能大规模应用于海事领域。Eirik Ovrum认为，有必要在行业内外都开展强有力的合作，以实现机遇最大化，并降低未来能源转型的风险。

IMO和欧盟关于国际航运温室气体减排的监管框架

首先，DNV预期现有、即将出台以及拟议的IMO和欧盟法规及决定，将对船舶设计和运营产生重大影响。IMO的“初始温室气体战略”2023修订版将出台更快速、更深入的脱碳目标。脱碳框架和标准也推动了行业转型，例如基于科学的净零温室气体排放目标、定义“可持续”活动的分类法、燃料全生命周期温室气体排放的计算方法以及供应链排放的报告要求。

能源转型正加快步伐

在监管转变和目标设定过程中，航运业并没有采取观望态度。部分船东已经决定，无论到2030年或2050年监管措施及其他驱动因素如何变化，都将建造未来可行的新船，以实现持续、安全的运营。而2021年和2022年更新的DNV碳风险框架，将继续为船东的决策提供支持。银行、保险商、投资者和货主等利益相关方也在推动转型，他们对船舶设计和运营工作施加压力，力求减少海上货物运输的碳足迹。

报告证实，采用替代燃料推进的新造船大型化趋势正在加速，目前以液化天然气（LNG）为主。

按总吨位计算，目前运营船舶中的5.5%以及新造船中的三分之一，能够或将能使用包括LNG在内的替代燃料。统计数据也显示，甲醇和液化石油气（LPG）燃料技术以及氢燃料新造船正逐步增加。

按船舶数量和总吨位计算的世界船队采用替代燃料的比例

Eirik Ovrum表示，这是一个令人鼓舞的开端。但船东、货主、金融机构、港口、燃料供应商、能源巨头和政府需要更清楚地知道未来的燃料结构，以及相关燃料何时能投入使用。DNV最新的模型就这些问题开展了前瞻性研究。其中对于燃料可得性的分析，是基于船舶碳中和燃料可能受到的供应链和基础设施的制约。

可使用的碳中和燃料

在理想情况下，可持续生物质将是首选燃料，主要原因是它相对容易转化为能源密集的烃类燃料。如生物LNG、生物甲醇和生物燃料。但其他难以减排的行业如航空业，也同样需要能源密集型的烃类燃料。如果供应链无法满足需求，可持续生物质的价格可能比电燃料和蓝色燃料贵得多。

电燃料的可得性取决于是否有充足的可再生电力供应，以采用电解法生产绿氢。然而在全球大多数地区，从化石能源向可再生能源的转型仍然缓慢甚至不存在。而且部分化石燃料的电解法也谈不上高能效，甚至可能导致海事燃料价值链出现更高的净碳排放。

蓝色燃料由与碳捕获相关的化石燃料制成，其可得性取决于碳捕获是否有效，以及永久存储捕获碳的基础设施。成熟的碳捕获和存储（CCS）技术和基础设施可使船上CCS技术成为船舶继续使用化石燃料的可行替代方案。

从生物来源或直接大气捕获得到可持续的碳将变得非常重要。把这种碳与绿氢结合，就能生产出能量密度相对较高的燃料，如e-柴油、e-甲烷和e-甲醇。

《面向2050年的海事展望》应用了DNV对全球船队发展的增强模型，研究了可持续生物质、可再生电力、生产蓝色燃料的CCS和可持续碳的可得性对于未来燃料结构的影响。

DNV还分地区评估了燃料成本，以及该地区的燃料生产和基础设施对未来燃料结构的影响。报告涵盖了航运业面临的燃料转型探索方面的结论和实际意义，未来还将作进一步的总结。

替代燃料的可得性和时间表

《面向2050年的海事展望》还提供了最新的时间表，显示从当前到本世纪三十年代中期几种船型燃料技术目前及预期的成熟水平。其技术就绪级别（TRL）从已验证（TRL 4）到1家或多家制造商可得（TRL 9）不等。

能源转换装置、船上CCS技术和船上使用除LNG/LPG以外替代燃料的相应安全法规的预计成熟时间表

目前的时间表包括了对不同能源转换装置、船上CCS以及替代燃料设计和船上使用的安全法规的单独评估。使用新燃料和燃料技术要求所有海事业的利益相关方加大对安全性的关注度，并制订和实施相关安全法规。安全法规成熟度很低的话表示完全缺失支持新造船设计方和船厂的规范性国际标准。如果法定审批基于公认的国际标准，则显示为较高的成熟度水平。

Eirik Ovrum预计，首先出现的是服务于核心市场的技术和功率范围，之后根据需求进一步拓展产品范围。

以数字化实现转型

数字化是当今航运业除脱碳外的另一大主要变革力量，并且两者齐头并进。到2050年，数字工具可以实现高达15%的温室气体减排效果。DNV报告探讨了如何通过基于模型的模拟和优化，用数字工具实现能效更高的船舶设计、建造和运营。

预计日益精密的数字孪生技术将得到更多应用。采用该技术的虚拟船舶可以对所有船上设备、机器、网络和控制系统进行建模，在网络空间实现互联和整合。潜在的好处包括通过监测、优化路线和规划、诊断与纠正行动以及基于模拟器的船员培训，实现营运中船舶温室气体绩效的优化。同样，数字孪生可以通过船队规模、构成和航速的模拟和优化，提升船队利用率和温室气体排放绩效。

合作至关重要

《面向2050年的海事展望》中的分析和建模强调，能否实现航运业脱碳目标在很大程度上取决于整个海事价值链以及与其他行业的合作。

例如，上述技术成熟时间表假定了燃料的可得性，以及对各类燃料技术的市场需求是存在的。Eirik Ovrum指出，许多其他因素同样也会影响这些技术的实际推广。例如配送和加注基础设施、实现CCS所需的基础设施、政策和激励计划、燃料价格和技术成本等。

数字孪生技术实现了更好的系统设计、更高效的系统集成和调试，提升了船舶营运的安全性和能效

到2030年，航运业约5%的能源将属于碳中和燃料。如果要实现2050年整个海事业的脱碳目标，所需的燃料基础设施将供应2.7亿吨替代燃料，这是一个巨大的挑战。这一切都需要对船上技术和岸上设施大量投资。

脱碳成本分析

据《面向2050年的海事展望》估算，要在2050年实现脱碳目标，仅对船舶的总投资每年就要增加80亿—280亿美元。此外，每年还需300亿—900亿美元的投资，用于扩大陆上燃料生产、配送和加注基础设施的规模，这样才能在本世纪中叶满足100%的碳中和燃料供应需求。如果采用更昂贵的能源和岸上设施，则可能需要每年增加超过100亿—150亿美元的投资才能实现全面脱碳，比目前的水平高出70%—100%。DNV估计，到2050年实现航运业完全脱碳所需的投资，大约是IMO当前目标的2.5倍。

Eirik Ovrum总结称，脱碳挑战的规模之大、范围之广，意味着海事业必须依靠强大的联盟，才能推动燃料供应链的发展。租船商、能源巨头、燃料供应商、政府、港口和船东应该联手确保向正确的项目提供充足的资金。这可以为先发者带来项目启动机遇，从而在需要的地点和时间大规模供应替代燃料。绿色航运走廊有助于开启这一机遇，并减少因燃料结构变化导致基础设施过时的风险。