未来各国加大甲烷减排力度成为必然,这是否会让目前已经因甲烷逃逸而备受诟病的LNG动力船的发展变得更加不可预测?
相比燃油,LNG依然是在降低硫氧化物、氮氧化物及固体颗粒物方面表现出色的环保燃料,是船舶通向零碳排放过程中独具优势的过渡燃料,业界要做的是大力鼓励LNG双燃料高压发动机以及减少双燃料发动机甲烷排放技术的研发和应用。
记者 李琴
举世瞩目的第二十六届联合国气候变化框架公约缔约方会议(COP26)于11月13日结束,会议成果空前丰硕,其中尤其值得关注的是,甲烷减排藉此走上全球环保舞台的中央。会议期间,美国、欧盟等105个国家和地区共同签署的“全球甲烷承诺”宣布启动,提出到2030年将全球甲烷排放量在2020年的水平上至少减少30%;中美双方发布《中美关于在21世纪20年代强化气候行动的格拉斯哥联合宣言》,其中有关甲烷减排的合作内容被认为使甲烷减排从科学共识走向政治共识。
未来各国加大甲烷减排力度成为必然,这是否会让目前已经因甲烷逃逸而备受诟病的液化天然气(LNG)动力船的发展变得更加不可预测?业内人士表示,在全球主要国家均努力实现气候目标的大背景下,目前还没有很好解决甲烷逃逸问题的LNG动力船,作为向零碳船舶过渡的方案,可能将遭到更多质疑,因此,大力研发应用防止甲烷逃逸的技术和方案,将是LNG动力船未来发展的重点之一。
甲烷减排来了,
LNG动力船的甲烷逃逸怎么办?
要想到2050年实现1.5摄氏度的温升控制目标,必须实现全球的碳中和,碳中和中不仅仅包含二氧化碳,也包含非二氧化碳的所有温室气体。甲烷是二氧化碳之外最主要的温室气体,而且由于是短生命周期的温室气体,对近期气侯变化的影响非常之大,甚至超过二氧化碳。正因如此,近年来,甲烷排放越来越受到国际社会的广泛关注,从现在开始就必须大幅度削减甲烷排放才能实现气候目标,已成为各界共识。
LNG动力船使用LNG作为动力,而LNG的主要成分就是甲烷。LNG动力船运营时的甲烷逃逸和泄露主要包括两个部分,一是发动机燃烧室的一部分LNG因无法燃烧或充分燃烧通过排气系统逃逸至大气中,另一个是在汽缸阀门操作过程中未燃烧甲烷的泄露。这一问题在采用四冲程发动机时更加突出,采用二冲程发动机时甲烷逃逸数量相对少一些。国际海事组织(IMO)的温室气体研究显示,近6年来,船舶LNG动力使用量增加28%~30%,航运业甲烷排放量因此增加了150%以上。
交通运输部水运科学研究院首席研究员彭传圣介绍说,目前所说的LNG动力船大多为LNG/燃油双燃料船,一般的双燃料发动机,特别是我国内河船采用的双燃料发动机为保证氮氧化物排放不超标,需要低温燃烧,热效率低,甲烷泄漏和逃逸量大,不减碳;如果高温燃烧,热效率高,但排放的氮氧化物会超标。
一些船用发动机供应商也承认,甲烷逃逸是气体发动机面临的一大挑战,行业正在设法解决这一问题。这些企业通过优化燃烧室技术来改善燃烧过程、使用催化剂氧化未燃烧的甲烷以及优化涡轮增压装置等措施,尽量减少甲烷的逃逸和泄露。比如WinGD研发的iCER废气再循环智能控制技术,通过使用惰性气体改善燃烧控制;阿法拉伐与WinGD联手研发的级联排气冷却系统PureCool,可帮助发动机在使用LNG燃料时最多减少50%甲烷逃逸量,降低3%燃料消耗。
业内人士表示,LNG动力船运营时的甲烷逃逸和泄露只是其中的一部分,在LNG供应链上,从天然气产出到液化和处理,再到再气化和使用,这一系列流程都可能出现一定程度的甲烷逃逸和泄露。这些环节中的甲烷逃逸和泄露问题也亟待解决。
减排新规划下,
LNG动力船还能“过渡”多久?
随着甲烷减排被更多地写入“承诺”“宣言”“共识”,作为向零碳船舶过渡的LNG动力船的发展将面临来自各方的更大压力。
此次COP26期间宣布启动的“全球甲烷承诺”的105个签约国占全球经济体的70%,影响力大,其中的欧盟和美国已宣布大幅加强财政和技术支持,以协助履行该承诺;全球慈善机构已承诺提供3.28亿美元资金,支持在全球范围内推广甲烷减排战略。
我国虽然此次没有加入“全球甲烷承诺”,但已在“十四五”规划和《2035年远景目标纲要》中首次提出要加大甲烷、氢氟碳化物、全氟化碳等其他温室气体控制力度,从政策、技术、标准各方面采取措施,推动形成控制甲烷排放的相关体系。
海事界方面,今年9月,IMO提出针对包括甲烷、一氧化二氮等在内的多种温室气体的燃料全生命周期温室气体/碳强度评估导则草案,首次将航运温室气体相关要求的范围扩大至二氧化碳以外。
这一系列动作均表明,甲烷减排将成为下一步各方环保工作的重点之一。在这种大背景下,还未完全解决甲烷逃逸问题的LNG动力船将何去何从,值得关注。
业内人士表示,LNG动力船可减少100%硫氧化物和固体颗粒物排放,并减少90%以上氮氧化物排放量,是比使用低硫船用柴油和重燃油加装废气洗涤器模式更为清洁的替代方案,加上基础设施及应用技术成熟,被视为船舶通向零碳排放进程中最优的过渡方案,也正因如此,达飞轮船等许多航运业巨头均加入了订造LNG动力船的行列。然而,随着全球范围甲烷减排行动的开展,企业在投资LNG动力船时或将存有更多疑虑,从而影响LNG动力船的发展。
此前,世界银行就曾发布报告警告称,希望成员国不要再在LNG用作船用燃料的基础设施和相关政策上投资。一些国际环保组织也认为,航运业应该从一开始就向LNG方案说“不”。
但一些LNG动力船方案支持者认为,LNG虽存在甲烷逃逸问题,但目前业界采用的气体发动机技术升级等措施可在一定程度上减少甲烷逃逸;LNG虽然是化石燃料且减碳效果有限,但已开发出的LNG动力技术完全适合燃烧低碳生物燃料和合成燃料,生物合成LNG的应用将使LNG动力船一步步向完全脱碳目标靠近,同时,碳捕获技术的发展和应用或将使LNG动力船减碳幅度有限的问题能够化解。
目前,IMO已要求将船舶温室气体排放涵盖二氧化碳、甲烷和氧化亚氮3种气体,业界预计,为跟上全球环保脚步、实现气候目标,IMO将对船舶甲烷排放进行严格监管。业内人士表示,相比燃油,LNG依然是在降低硫氧化物、氮氧化物及固体颗粒物方面表现出色的环保燃料,是船舶通向零碳排放过程中独具优势的过渡燃料,业界要做的是大力鼓励LNG双燃料高压发动机以及减少双燃料发动机甲烷排放技术的研发和应用。