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氨能的生产及相关供应链已经完善,这提高了其作为航运替代燃料的可行性。

氨可以通过与引燃燃料喷射作为内燃燃料,也可以作为氢载体进行燃料电池裂解产生能量和热量。这些特性有助于氨作为替代燃料。在2020年7月的一项民意调查中,约60%的受访者认为到2025年氨将成为燃料市场的一部分。更高比例的受访者表示有兴趣使用氨能,65%的受访者表示愿意成为初期的尝试者。

在7月举行的一次以“氨能在航运燃料中的应用”为主题的网络研讨会上,C-Job总工程师Niels de Vries、Yara International氨能及航运燃料副总裁Rob Stevens、NETSCo副总裁Jan Flores以及NCE Maritime清洁技术项目经理及船舶燃料电池项目协调员Tore Boge对此进行了讨论。

Niels de Vries指出,在比较航运燃料时,体积能量密度是一个关键指标。他表示:“与液氢相比,氨能拥有巨大的优势,但在生产成本上又相类似。氨能在体积能量密度和生产成本之间实现了良好平衡。”他指出,还有许多其他的“碳载体”的替代品,但在生产中所需的能耗较高。他表示:“我们认为,对于运营成本占主导地位的远海航运来说,氨能所需的额外空间是合理的。在这种情况下,氨是一种可行的解决方案。”

在定价方面,远海运输所使用的氨能应来自于绿氨,即使用可再生和可持续的来源,以证明其在航运中的合理性。这意味着,氨作为船用燃料必须具有成本竞争力。实现这一目标的途径之一是扩大可再生能源的规模,压低绿色电力的价格,使绿氨的价格在每吨300-500美元之间,能够与传统燃料竞争。对清洁运输带来的附加价值必须考虑的。一种解决办法是对传统燃料征收二氧化碳税,这将需要国际合作,以确保公平竞争的环境。此外,船东是否愿意为更清洁的能源买单就是关键所在。

Jan Flores(NETSCo):“NETSCo对一些氨围护系统进行了研究,包括B型舱。”

在网络研讨会上进行了另外一项民意调查,即是否只有在全生命周期中都严格控制二氧化碳排放的情境下,船用氨燃料才具有可行性,73%的人受访者同意或强烈同意这一说法。而受访者的平衡点似乎是寻找一个可接受的全生命周期成本。

Niels de Vries指出,当前并不需要直接使用纯氨动力。氨能可以与其他船用燃料(作为引燃燃料)一起使用,随着技术的发展,也可以与船上氨裂解所生产的氢能一起使用。他表示:“燃料电池技术还不够成熟,因此内燃机将是折中的解决方案。可在船上装载柴油,在紧急情况下作为备用燃料。”

Yara International代表Stevens表示:“在把氨能作为一种航运燃料时,要做的是缩小差距,包括在成本、供应保障、安全和接收设施、以及技术方面的差距。”Yara是“零联盟”项目的成员,旨在对这些差距进行评估。

Yara目前正计划和设计重新推出绿氨的生产。从1927年至1991年,Yara一直在致力于这一领域。

Stevens表示:“总体上来说,我们的目标是通过生产绿氨产品推动未来。”Yara业务范围横跨整个氨供应链,并拥有自己的氨运输船队。

该公司预计到2050年实现气候中立,并在2030年前实现第一批绿氨的生产。

在网络研讨会上,当被问及将氨作为船用燃料是否是氨能生产商的责任时,只有11%的受访者表示赞同。近三分之一(32%)的受访者表示,这是监管机构的责任。其余受访者则分别认为这是新的供应商(15%)、船东(23%)和可再生氢能供应链(占19%)的责任。

Flores指出,在氨物流领域,NETSCo在液氨驳船的设计方面拥有经验,并一直致力于研究氨作为燃料电池在航运业应用的可行性。他表示,正是由于氢燃料电池在船上的应用使得NETSCo考虑到了氨。

 “对于船东来说,这是一个重大的项目。氢能在储存方面面对着一些挑战;这也是为什么我们要考虑氨能来解决储存问题。对于燃料电池的研究引领我们进行了许多有趣的对比。按单位重量计算,氢是一种非常高效的燃料,但单位体积的氢效率不高。而单位体积是船舶设计中最重要的参数,因为我们需要考虑到燃料围护系统。” 

在这个项目中,NETSCo研究了各种氨控制系统。与液氢相比,氨的安全围护系统范围相对较广。在比较各种燃料每单位体积的能量密度时,没有考虑到满足安全标准所需的额外空间,而对于像液氢这样的燃料来说,需要非常多的额外空间来保证安全。氨则相对温和,我们可以便捷地将氨储存在B型舱中。与LNG相比,这将节省更多空间。”

将氨作为船用燃料是否是氨能生产商的责任?受访者表示:

11% - 是的

32% - 不,应该是监管层的责任

15% - 不,应该是新供应商的责任

23% - 不,应该是船东的责任

19% - 不,应该是氢供应链的责任

当前,氨动力船的研发不仅仅局限在挪威和美国。NCE Maritime清洁技术船舶燃料电池项目由欧盟部分出资进行资助,正在研发2MW的氨动力SOFC海工支持船“Viking Energy”号,该船计划于2024年下水,将在一个带有电池阵列的大型燃料电池中使用Yara绿氨。电池将为瞬时负载提供能量。

Boge是这一项目的项目经理,他解释道:“船舶燃料电池拥有更广阔的前景。仅仅是一艘补给船的改装本身无助于达到国际海事组织的温室气体目标。我们与远洋运营商Star Bulk、Capital Executive Shipping和North Sea Shipping这样的合作伙伴。他们将提供船舶运行数据,与“Viking Energy”号的船舶燃料电池数据相结合。对于高排放的远洋船队来说,这种分析可以进行规模化的放大。”

氨能否会成为主流船用燃料,最终将取决于价格因素。超过65%的网络研讨会受访者将此作为主要因素,其次是易于安装(25%)和熟悉程度(10%)。