LNG,无论是作为船舶运输的能源,还是用于发动的燃料,都是近年炙手可热的角色,环保需求、燃料成本都是捧它成为燃料界当红“炸子鸡”的元素。近年,LNG船燃料已经征服三大主流船型,今年又向邮轮、豪华游艇、客滚渡船渗透。德国劳氏船级社(GL)相关项目技术专家信誓旦旦表示:“如果你准备下单,我们就随时准备建造!”目前有关LNG燃料船的投资成本与部分技术难关已经攻克,但LNG燃料船要真正拉开属于自己的时代帷幕,还有很多荆棘待除。

客轮改装案出炉

航运业对船舶环保的要求渐次走高,正在执行的能效设计指数(EEDI)明确规定散货船、油轮、集装箱船四个阶段EEDI折减率的要求。所谓折减率即在现行基准下进一步下调。尽管今年还是零,但2015-2019年底要求折减10%,2020-2025年底要求折减20%,2026-2030年底要求折减30%,趋严的趋势让经营三大主流船舶的船东开始为尊重“游戏规则”而改进,改进方式之一,即考虑使用LNG作为燃料。

那么,以LNG作为船舶燃料在环保方面是否真的不辱使命?以世界第一艘将LNG作为燃料的成品油轮“Bit Viking”号为例,该船在GL指导下,对主机等相关设备进行改建,改建后该船温室气体排放量减少20%~25%,硫化物排放量为零,氮氧化物排放量削减90%,微粒排放量减少99%,效果理想。当时已有业内专家表示航运业将迎来LNG燃料时代。

目前除了油轮外,以LNG为燃料的集装箱船和散货船技术也已成熟,纷纷投资开建。而更令人笃信行业将迎来LNG燃料时代的征兆是,邮轮、豪华游艇、客滚渡船等使用LNG燃料的方案也在成型中。近期GL GasPax论坛上,相关技术专家明确表示:“如果你准备下单,我们就随时准备建造!”

GasPax项目由德国政府(联邦经济技术部)赞助,旨在帮助德国船厂和制造商在LNG燃料领域先人一步。近期项目合作者着手研究在三种客轮上,即在邮轮、豪华游艇、客滚渡船上使用LNG燃料,并拿出了随时可推向市场的方案。

邮轮方面。随着2012年北美排放控制区(ECA)的生效,LNG为邮轮公司保护海洋环境和靠泊港口提供一种更清洁的燃料。Meyer船厂近日设计的双燃料邮轮包括两个618立方米的油箱,双燃料发动机规格为4×9MWz,推进器为2×12.5MW,单使用LNG就能完成通常为一周的航程。据Meyer船厂相关设计人员介绍,该轮是一艘可载客2000人的中型邮轮。

豪华游艇方面。Lürssen船厂设计的豪华游艇使用立式燃料舱,两个180立方米的C型燃料舱置于居住生活区后。Lürssen船厂博士Bernhard Urban阐述道:“该游艇是一艘原为110米、3600吨的机动游艇的改装项目,配有有关主机舱空气环流的CFD分析结果。”这艘双燃料系统的游艇带来的灵活性与可用性,与使用传统燃料的设计是相同的。该型游艇使用LNG作为燃料可航行2000~3000海里,两次添加燃料之间的总航程可达6000海里。

客滚渡船方面。Flensburger Schiffbau- Gesellschaft公司技术人员正在研发一款双燃料,船长199米,可载客600人客滚渡船。虽然目前客滚渡船尚不受EEDI的限制,但设计该船的技术人员指出:“LNG在该公式的换算因数中比燃油具有重要的优势,约占已获EEDI值的26%。”他同时指出,安装LNG设施的额外成本可在一年半至两年内收回,而且与传统燃料相比,大气减排还可节约相当多的外部成本,这在日益严格的规范环境下是一个吸引船东投资的重要因素。

燃料舱难题已解

或将迎来LNG燃料时代的另一个可能性即是成本优势。据业内专家分析,LNG燃料比船用残留燃料便宜至少70%,比船用石化燃料至少便宜85%,燃料成本优势显而易见。但使用LNG作为燃料,必须安装燃料舱以备随时供给,必须要有符合规格的燃料气体系统,这是改用LNG燃料作为动力的一大技术难题。因为即使同一类型船舶都会因载重量的不同而需要不同尺寸的燃料舱,如果每艘船舶燃料舱都要“量身打造”,就好比是服装界的“高级定制”,会导致成本不菲,不具普及性。

目前这一问题有了一定的解决方法。来自GasPax项目技术组专家介绍,以挪威客滚渡船为例,目前该类船都使用相似的系统,使用一个工作压力为6~8巴的高效真空箱,设计压力往往可达10巴,尽管这无法完全适用于所有的船舶布局,但不失为1000立方米这种普及性较高的燃料舱的一种可能解决方案。

该技术人员同时表示,在目前的规范框架下,所有LNG船使用的LNG燃料舱维护系统都可用于燃料储存,从小型高压燃料舱至50000立方米的大型薄膜燃料舱均如此,在理论上也可能适用于大型集装箱船。为了使燃料舱最大范围满足LNG燃料船的需要,该研发机构采用C型燃料舱,其优势在于具有《国际散装液化气体船舶构造和设备规则》(IGC)规定的固有安全性,并且8~10巴C型圆筒燃料舱能轻松储存3500立方米及以上燃料。

除了燃料舱问题,燃料添加也是以LNG作为燃料船舶面临的一个严峻挑战,尤其是在亚洲的燃料添加。不同于传统燃料添加所用的软管连接和流程可以是多种多样的, LNG的不同处理要求需要有一种解决方案,以使该型船的日常运营能以传统方式进行并确保安全。在这方面,GL气体技术负责人概述了不断增多的燃料添加设施,以及持续进行的安全标准和指南的制定等情况。该负责人说:“尽管亚洲目前还没有建立任何输入终端来促进小规模的LNG分销,但已有计划在新加坡建立一座LNG添加设施,而且一些工作正在进行中,以开发用于燃料添加的船舶连接头、船员培训标准,并制定必需的流程和港口安全保护措施。”

LNG燃料趋势待定

为应对航运业的可持续发展需求,LNG燃料逐渐被重视。首先是之前已经提及的环保要求,欧盟更颁布文件要求采用多种方式减少污染排放。如采用市场机制在欧元区水域控制排放,以及要求船东为碳排放造成的污染付费,使用LNG燃料将有效保证船舶在“硫排放控制区”行驶时没有罚款的后顾之忧。另外,传统石油燃料价格在过去三年里翻了近三倍,这迫使更多船东开始考虑LNG燃料这一高性价比的能源。

但LNG燃料要想在更广的范围内得以运用,还有一些荆棘要除。

首先,LNG补给站码头网络太狭窄,目前只有北欧地区有所展开,地域限制太高,亚洲、非洲均无相关设施,极不利于LNG燃料实现全球化战略。

其次,LNG虽然是一种清洁能源,以其作为燃料的主机也不会排放二氧化硫与大气中的PM污染颗粒,并且可减少90%氮氧化物的排放量,比起传统的石油燃料它能减少25%的二氧化碳排放量。但根据燃气轮机型号不同,LNG中的甲烷无法在主机内完全燃烧,会造成残留气体排入大气,这是至今无法忽视与解决的问题。相关专家表示:“如果不完全燃烧额残留甲烷排放量较多的话,最终会削弱控制温室效应的成果。”

再次,便是实际的成本问题。LNG用于船舶燃料的研究课题方面,重点在于如何有效地配置燃料舱。要储存LNG必须先进行极低温冷却后液化,与常规的柴油燃料相比,燃料舱的容积需要大2~3倍。并且燃料舱造价较高,因此LNG燃料新船造价要比常规船高10%~20%。根据船舶类型和船龄的差异,一般需额外投资数十万到数百万美元。除了客滚渡船的投资回报期有望在一年半至两年内收回,大部分改装船的投资回报期会在两年以上,这超过了许多船东的接受度。

最后,发动机制造商也正忙于研发新一代柴油机,优化用于减少燃料消耗和排放。新一代柴油发动机通过水燃烧方式,氮氧化物排放量约降低40%,PM可有效降低40%,二氧化碳排放量可降低5%。虽然在环保方面不及LNG燃料,但若采用新一代柴油机可省去高昂的燃料舱添置成本,并且投资回报期短,几乎有立竿见影的效果。在经济形势普遍弱势的情况下,新一代柴油机吸引了不少船东的目光。形象地说,LNG是燃料领域的“高富帅”,而柴油注定是“屌丝”,但“高富帅”目前对大部分船东而言,高不可攀,“屌丝”却是极亲民的。综合来说,尽管LNG燃料正在涉猎各种船型,但LNG燃料时代并不会说来就来。

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