甲醇作为集装箱船舶的替代燃料

甲醇作为未来船舶燃料具有巨大潜力，最近已成为关于海事组织脱碳目标和替代船舶燃料讨论的主要议题。随着排放限制越来越严格，船东面临的最大挑战之一是了解未来建造何种燃料。

使用甲醇作为燃料的规定是有的

其中一个关键因素是监管环境:在国际海事组织和其他监管机构确定适用的规则和要求之前，船东无法计划新建替代燃料。海事组织关于使用甲基或乙醇作为燃料的船舶的新临时准则，MSC.1/Circ。1621以及国际海事组织关于使用低闪点燃料船舶的IGF规则和DNV对甲醇动力船舶的强制性等级规则，现在为投资甲醇燃料船舶打开了大门。DNV业务发展执行副总裁Jan-Olaf Probst表示:“现有的监管框架现在为设计、建造和运营以甲基或乙醇为动力的船舶提供了坚实的基础。

替代燃料论文提供了公正的决策支持

除了船级规则外，DNV还定期更新其文件“集装箱船替代燃料”，旨在为新造船项目提供中立的、基于事实的、科学合理的决策支持。该文件的介绍部分解释了温室气体(GHG)挑战、国际海事组织的监管活动和当前的市场形势，随后是关于LNG作为船舶燃料及其技术影响的综合章节。最新一章探讨了甲醇作为未来船舶替代燃料的潜力。

DNV替代燃料文件的新章节提供了船舶设计安排、密封概念、认证和培训、签署合同前的基本步骤以及碳交易背景下的成本考虑的全面指导。DNV和IMO的相关规则和指导文件清单，包括简要描述，完成了甲醇作为船舶燃料的讨论。

相对简单的设计要求

“甲醇的要求比液化天然气的要求简单得多，”Probst解释道。“甲醇是非低温的，在环境温度下是液体，不需要冷藏，也不需要特殊和昂贵的材料来制作储罐和管道。有适当的储存和处理技术和专业知识，而且加油相对容易实施。”

DNV专家指出，甲醇罐可能集成到船体结构中，但在给定的交易距离内，比LNG或重油(HFO)需要更多的船上空间。“在目前的大多数发动机中，甲醇需要作为有效燃烧的先导燃料，因此柴油也必须带上飞机，作为备用燃料。”

甲醇燃料生产技术成熟

甲醇是最简单的酒精，是全球运输的五大化工商品之一。许多国家的工厂正在大量生产化石资源，用于多种工业应用。然而，为了减少温室气体排放，最终需要足够数量的绿色甲醇。

现有的生产技术和许多不同的原料可用于生产“绿色”甲醇，包括农业和家庭来源的有机废物或林业工业，甚至大气气体。DNV替代燃料文件详细介绍了绿色、蓝色和灰色甲醇的采购和生产流程。绿色甲醇预计将于2024/25年开始进入市场，尽管最初数量较少。“但本质上，”普罗布斯特说，“世界上任何拥有甲醇码头和加油设施的港口都可以通过少量投资进行改造，以提供甲醇作为船舶燃料。”

以甲醇为燃料的发动机和发电机正在运行

他指出，甲醇的主发动机和发电机在一些较小的船只上运行。更多的发动机类型目前正在开发中。甲醇在燃烧时会形成二氧化碳和水，但在船舶发动机中燃烧化石衍生甲醇所产生的有害排放远低于HFO。然而，温室气体排放量大约是天然气的两倍。绿色甲醇的碳排放被认为是气候中性的，因为燃烧不会增加更多的CO₂对环境的贡献比以前更大。捕获释放的CO₂在绿色燃料的生产中重复使用可以进一步改善碳平衡。

属性，以考虑有效的操作

Jan-Olaf Probst表示，使用甲醇作为船舶燃料的限制因素之一是其每体积18.2 MJ/l的能量含量较低。“在相同的能量含量下，甲醇所需的油箱大约是HFO油箱的2.5倍，或相当于LNG油箱的1.3倍。这对船上的空间安排和甲醇动力船舶的交易范围产生了影响。”DNV认为，由于甲醇的工程和设计要求相对简单，它可能主要被小型船舶采用，至少在初期是这样，Probst说。

建议的船上安全措施

甲醇的闪点为11°C至12°C，是易燃的，容易蒸发。它也是间接有毒的。“DNV文件中新的甲醇章节广泛解释了必要的安全和分区考虑因素，”Probst说。“这些措施基于国际海事组织定义的甲醇燃料容器安全概念的四个要素:隔离-双重屏障-泄漏检测-泄漏自动隔离。本章具体阐述了这些项目。”

燃料电池是一个有吸引力的选择

“甲醇也非常适合在船上应用燃料电池，这代表着减少船舶碳足迹的额外机会。例如，用燃料电池系统取代发电机组可以为港口停留提供足够的电力。随着燃料电池变得越来越紧凑、高效和强大，越来越多的大型船舶将能够使用这种有利可图的选择。此外，以甲醇为燃料的船舶将不必为其燃料电池携带额外的第三种燃料。”Probst补充说，DNV替代燃料文件包括了燃料电池技术的解释性部分。

甲醇系统的投资成本

在船上安装甲醇系统(包括发动机、油箱、管道等)的额外资本支出(CAPEX)略高于传统的低硫hfo燃烧船舶，大致介于与液化天然气相关的额外成本之间。甲醇燃料是否“绿色”与储存、加工设备和发动机无关。当切换到绿色甲醇时，只需要进行小的修改或调整。简-奥拉夫·普罗布斯特(Jan-Olaf Probst)简单地说:“从长期遵守国际海事组织(IMO)的脱碳轨迹来看，投资甲醇船的风险很低。”

这是到2050年实现更长合规时间的可行选择

新章节总结说，甲醇是集装箱船的一种有前途和可行的替代燃料，具有实现未来碳中和供应的明确潜在途径。“在目前正在讨论的所有替代燃料中，考虑到所有相关参数，与相同尺寸和类型的传统HFO动力船舶相比，甲醇所需的额外资本投资最低，”Probst强调说，并补充道:“在不得不转向绿色燃料之前，甲醇燃料船舶将在更长时间内保持符合国际海事组织到2050年的脱碳轨迹。总之，甲醇是一个值得信赖的选择。”

替代燃料文件的下一章将涉及氨，一旦国际海事组织通过相关指南，预计将于2024年发布。更新后的论文下载链接如下。