日本試驗在運煤船上布置碳捕獲設(shè)備，船舶去碳化如何演進？

近日,日本川崎汽船與三菱造船、日本船級社宣布合作,計劃在其運煤船上部署一個小規(guī)模二氧化碳捕獲設(shè)備,這將是全球首次海上碳捕獲。

 

這一名為“Carbon Capture on the Ocean”(CC-Ocean)的項目得到了日本國土交通省海事局的支持,作為其推進船舶資源技術(shù)研究開發(fā)支持項目的一部分。在日本國土交通省的支持下,合作伙伴將共同在川崎汽船的一艘船上安裝一個小型二氧化碳捕獲示范設(shè)備,對設(shè)備進行運營測試并測量其性能。船用二氧化碳捕獲示范設(shè)備將以陸上設(shè)備為基礎(chǔ),旨在捕獲船舶的部分氣體排放。

 

該項目旨在驗證捕獲和儲存船舶排放的二氧化碳的有效性,以及海上二氧化碳捕獲設(shè)備的可操作性和安全性。示范測試旨在促進開發(fā)船舶環(huán)境所需的更緊湊的設(shè)備,同時也發(fā)展海上穩(wěn)定連續(xù)運行所需的系統(tǒng)要求。

 

這個為期兩年的項目在今年8月啟動,將對示范設(shè)備進行HAZID(危害鑒定)評估,并在船上部署,由日本船級社檢驗。日本船級社表示:“這個在海上進行的示范試驗是世界上首個此類試驗,所獲得的知識將用于未來技術(shù)和系統(tǒng)的開發(fā),以從船舶設(shè)備和船舶廢氣中捕獲二氧化碳。”

 

三菱造船將開始開發(fā)和建造一個小規(guī)模二氧化碳捕獲師范生,并進行系統(tǒng)安全評估。預(yù)計三菱造船將于2021年中期在其工廠測試示范設(shè)備的運行,隨后部署在川崎汽船為日本東北電力公司運營的運煤船“Corona Utility”號(建于2016年)上。

 

到2021財年年末,項目合作伙伴預(yù)計將開始在船上運行示范設(shè)備,并測量該系統(tǒng)在船用條件下的性能。川崎汽船表示:“作為全球首個船舶示范測試,該項目將為捕獲二氧化碳排放及實現(xiàn)船上零排放設(shè)施設(shè)計和技術(shù)提供寶貴間接。”

 

“另外,捕獲的二氧化碳有望回收作為提高原油采收率(EOR)過程中一種新的二氧化碳來源,或者通過甲烷化作為合成燃料的原材料。憑借這種方式,該項目將對長期減少溫室氣體排放做出巨大貢獻。”

 

根據(jù)國際海事組織(IMO)的航運業(yè)二氧化碳減排“初步戰(zhàn)略”,至2050年,將航運板塊的二氧化碳總排放量削減50%,并努力逐步實現(xiàn)零碳目標。該協(xié)議包括將航運業(yè)納入巴黎協(xié)定的溫控目標——將全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高控制在2攝氏度之內(nèi)。為了實現(xiàn)最終減排目標,航運業(yè)一直在尋找有效的減排措施。那么,目前除了碳捕獲之外,航運業(yè)還在探索哪些減排措施呢?

 

據(jù)某航運機構(gòu)與海事戰(zhàn)略國際公司(MSI)聯(lián)合開展的一項最新研究顯示,航運業(yè)去碳化目標可以通過三種可行的路徑來實現(xiàn)。它們分別是:輕氣體、重氣體和醇類、生物燃料或合成燃料。

 

1、輕氣體路徑

 

這個類別是指由小分子、低碳氫比構(gòu)成的燃料,包括LNG、生物LNG、合成天然氣(SNG)或者可再生天然氣(RNG),它們可由生物質(zhì)和/或可再生能源生產(chǎn)得來。目前通過生物生產(chǎn)合成燃料或可再生燃料的規(guī)模有限,必須擴大規(guī)模才能用作商業(yè)上可行的解決方案。

 

作為一種低碳燃料,LNG可與新技術(shù)和/或船舶運行措施結(jié)合使用,來實現(xiàn)2030減排目標。如果與生物LNG、合成天然氣或可再生天然氣混合使用,LNG還可以進一步降低航運業(yè)碳排放。

 

輕氣體中的氫氣也有可能成為未來零碳船舶的一種解決方案,因為氫氣擴散率高,火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?并且是在所有候選燃料中每單位質(zhì)量能量含量最高的一種。

 

2、重氣體和醇類路徑

 

這個類別下燃油的構(gòu)成分子比輕氣體群更大,它們的碳氫比也相對較高,因此其二氧化碳減排的潛力和能量含量也就相對較低。不過它們的燃油儲存和供應(yīng)需求也相應(yīng)地更為寬松。這類燃油包括LPG、甲醇、乙醇和氨。

 

LPG的能量含量高于醇類,可能更適合在現(xiàn)代雙燃料發(fā)動機中使用,但由于其減排潛力較低并且存在安全方面的挑戰(zhàn),LPG還沒有像LNG一樣得到較為廣泛的采用。

 

不過,目前發(fā)動機制造商已經(jīng)將甲醇和LPG視為成熟的燃料類型,它們已經(jīng)開始銷售能夠使用這類燃料的發(fā)動機平臺。因此,這些燃料可以用來實現(xiàn)航運業(yè)的2030碳減排目標,如果它們在未來可以通過可再生方式生產(chǎn)的話,還可以為開發(fā)碳中性推進系統(tǒng)鋪平道路。

 

排在重氣體或醇類譜系末端的是氨氣,如果以可再生方式生產(chǎn)的話,氨氣也能成為零碳燃料。盡管氨氣具有毒性并且有著更為嚴格的處理要求,氨氣發(fā)動機卻已經(jīng)在設(shè)計當中了。最近業(yè)界有團隊已經(jīng)揭曉了氨燃料支線船設(shè)計。

 

專家指出,要使氨氣成為商業(yè)上可行的長期燃料選項,行業(yè)就需要建立全面的供應(yīng)方基礎(chǔ)設(shè)施,并制定和實施全新、嚴格的安全條例

 

3、生物或可再生燃料路徑

 

這個類別包括由生物質(zhì),如植物、廢油和農(nóng)業(yè)廢料,生產(chǎn)的燃料。

 

除化石和生物質(zhì)來源外,還可以通過二氧化碳回收(CDR)來生產(chǎn)電燃料,該技術(shù)可將二氧化碳轉(zhuǎn)化為合成氣,而合成氣又可用于生產(chǎn)生物LNG或生物甲醇。二氧化碳回收具有從大氣中去除二氧化碳并將其用于生產(chǎn)電燃料的潛力,從而能最大限度地減少燃料生產(chǎn)所需的能源。

 

航運業(yè)的去碳化使命將給該領(lǐng)域帶來眾多變化,包括船舶設(shè)計、安全和環(huán)保法規(guī)以及貿(mào)易模式和貨物運量等等方面。

 

專家表示,每單位體積能量含量較低的低碳和零碳燃料,例如甲醇、氨氣或氫氣,如果用作初級燃料,可能會需要對船舶進行整體重新設(shè)計。能量含量低的燃料需要更大的儲罐來儲存,儲罐在船上的位置將是設(shè)計時需要考慮的一大關(guān)鍵因素。新型發(fā)電系統(tǒng)(如燃料電池)也可能會改變當前的船舶機艙架構(gòu)。這些設(shè)備或許會促進船舶空間的利用效率,因為它們可以分布式放置。

 

預(yù)計到2050年,石油基燃料將占據(jù)相當大的市場份額(高達40%),這樣一來,碳捕獲和封存系統(tǒng)不僅會在岸上得到推廣,海船上也有可能會得到應(yīng)用。

 

碳捕獲科普

 

碳捕獲與封存(Carbon Capture and Storage,簡稱CCS)是指將大型發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠等排放源產(chǎn)生的二氧化碳收集起來,并用各種方法儲存或者利用的過程,以避免其排放到大氣中的一種技術(shù)。該技術(shù)的吸引力在于能夠減少燃燒化石燃料產(chǎn)生的有害氣體——溫室氣體。CCS技術(shù)包括二氧化碳捕集、運輸以及封存三個環(huán)節(jié),它可以使單位發(fā)電碳排放減少85%～90%。在世界石油會議(WPC)上,能源行業(yè)的老總們都熱切希望把它當作一個解決氣候?qū)⒆兣姆桨浮?/div> 【版權(quán)聲明】本網(wǎng)為公益類網(wǎng)站，本網(wǎng)站刊載的所有內(nèi)容，均已署名來源和作者，僅供訪問者個人學習、研究或欣賞之用，如有侵權(quán)請權(quán)利人予以告知，本站將立即做刪除處理（QQ：51999076）。