航运业的低碳转型离不开绿色清洁燃料的大规模应用。在此过程中,电制甲醇(e-methanol)将扮演怎样的角色呢?

马士基的选择

为加快实现航运脱碳,全球最大的集装箱航运公司马士基定下了雄心勃勃的零排放目标,并积极探索绿色船舶燃料的生产和应用。继7月初下单订造全球首艘碳中和甲醇燃料支线集装箱船后,马士基又在8月份订造8艘大型碳中和甲醇动力集装箱船。

随后,马士基宣布将与丹麦可再生能源公司-欧洲能源(European Energy)的子公司REintegrate合作,为新造船生产绿色燃料。REintegrate和欧洲能源将在丹麦新建一个年产量为1万吨级的碳中和电制甲醇生产设施,以满足马士基第一艘使用绿色电制甲醇船舶的运营。9月份,马士基旗下风险投资部门Maersk Growth投资了waste fuel,这是一家专注于将废物转化为可持续航空燃料、绿色生物甲醇和可再生天然气的初创公司。随后,Maersk Growth又对硅谷能源初创公司Prometheus Fuels进行了投资,该公司正在开发一种直接空气捕捉技术,以实现成本效益高、碳中性的电制燃料。那么,获得马士基如此青睐的电制甲醇燃料究竟有哪些“过人之处”呢?

电制甲醇的环保优势

电制甲醇是通过结合绿色氢和从工业来源捕获的二氧化碳生产而来的。该燃料在燃烧时仍会释放一些温室气体,但与传统船用燃料相比,它所排放的二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物和颗粒物更少。电制甲醇生产过程中所用的绿色氢是由可再生能源生产,所用的二氧化碳则被捕获,因此被认为是一种净碳中和替代燃料。

瑞典燃料生产公司Liquid Wind创始人兼首席执行官Claes Fredriksson表示,使用电制甲醇就不会存在石油泄漏问题。泄漏到海洋中的甲醇会在24到48小时内溶解,对环境几乎没有负面影响。双层油罐将成为过去,因为无需对可生物降解的电制甲醇采取额外预防措施。

除了保护海洋环境之外,电制甲醇也有利于人类健康。Claes Fredriksson表示相比于传统船用燃料,电制甲醇平均可减少60%—70%的氮氧化物、95%的硫氧化物以及95%的颗粒物。

全球甲醇行业协会(MI)首席执行官Gregory Dolan指出,扩大电制甲醇的生产及其在航运业的应用取决于IMO以及成本和技术因素。关于IMO在未来批准可持续船用燃料时会使用整个使用过程(tank-to-wake)还是全生命周期(well-to-wake)的方法,业界一直存在争议。

马士基对电制甲醇的押注向行业发出了一个信号,即电制甲醇的脱碳潜力已经激起了托运人的兴趣。马士基的172米长支线船设计使用电制甲醇或超低硫燃料油,计划于2023年在北欧开始运营。

Gregory Dolan表示,电制甲醇现已上市,它可用于为传统船舶提供燃料,只需对发动机和储存系统进行较小的改造。然而,与许多正在开发的替代燃料一样,目前电制甲醇的供应量并不大。

确保足够的碳中和甲醇供应将是一项重大挑战。

电制甲醇的生产供应

Liquid Wind制定了一个远大的目标,到2050年通过500个设施每年生产超过2500万吨电制甲醇。再加上其他投资可再生甲醇技术的公司,Liquid Wind可以为马士基和其他托运人提供所需的碳中和船用燃料。

Seabury Capital发布的白皮书指出,这2500万吨在2020年全球船用燃料需求估计值中占5%。假设到2050年航运业燃料需求如预期般增加,Liquid Wind所生产的电制甲醇将占到全球航运燃料组合的一小部分。

Claes Fredriksson表示,电制甲醇是碳中和燃料,理论上,“我们生产多少并不受限”。他说道,因为电制甲醇在环境温度下呈液体状态,所以可以像任何其他燃料一样使用。而且不会像重燃料一样沉淀或含有沉淀物,因此是一种易于长期储存的燃料。

据Liquid Wind称,每个设施每天可生产140吨电制甲醇,它们将70000吨二氧化碳升级改造成50000多吨碳中和电制甲醇,每年减少排放100000 吨。

Liquid Wind已经与Carbon Clean、Haldor Topsoe以及Alfa Laval等技术公司开展碳捕获、绿色氢和废能利用等方面的合作。

甲醇的安全和挑战

Claes Fredriksson表示,甲醇在150到158华氏度的低闪点下燃烧时几乎看不见火焰。但是,如果发生火灾,实际上更容易处理,因为它不会燃烧得那么热,并且可以用水扑灭,而典型的船用燃料则并非如此。甲醇的浅蓝色火焰在喷洒后也会更加显眼。

 “这都会受到监管,”他进一步解释了双壁管道如何帮助防止燃料系统泄漏。在甲醇中加入着色剂或安装热传感器来检测潜在问题也很常见。

“甲醇燃烧的热量是汽油的八分之一,而且更难点燃,因此甲醇实际上是比汽油更安全的燃料,” Gregory Dolan说道。

Marinvest的甲醇动力船从未出现过甲醇气体泄漏或起火的问题。该公司表示,如果传感器收到甲醇泄漏警报,甲醇供应将立即停止,甲醇系统将在重新开始运行之前得到“净化和清理”。

除了防火措施外,甲醇还需要仔细清洁。Claes Fredriksson表示,如果残留的甲醇滴留在发动机中可能具有腐蚀性,不过使用甲醇的发动机通常更清洁,维护需求较小。

他还指出,让发动机制造商加入甲醇燃料的生产和应用也很重要。“这对他们来说是一个很好的机会,可以继续使用传统发动机,同时使用另一种燃料。为此他们需要对发动机进行调整,但与转而使用电池、燃料电池或其他动力相比,使用甲醇所需的改动已经很小了。”

成本和潜在客户

据Claes Fredriksson称,可再生甲醇目前比传统船用燃料“贵得多”,但他没有透露具体价格。

根据MI和Irena的报告,假设使用的二氧化碳是以每吨10至50美元的价格从工业来源捕获而不是直接从空气中获取,那么目前生产电制甲醇的成本估计为每吨800至1600美元。报告称,相比之下,从化石燃料来源生产甲醇的成本约为每吨100至250美元。

Claes Fredriksson表示,这归结为哪些公司希望引领行业走向更可持续的未来,哪些公司愿意支付溢价或将部分额外成本转嫁给客户以提供更环保的服务。

由于游轮业务依赖于自然美景和旅游业,因此Liquid Wind的电制甲醇对该行业特别有吸引力。Claes Fredriksson表示,一些沿海航运公司也比较感兴趣,尤其是在港口需要绿色燃料的城市。他还提到,在可持续发展方面“大肆宣传”的纸浆和造纸厂可能希望用可再生甲醇或其他可持续燃料为其散货船提供动力。

尽管电制甲醇有可能减少与航运相关的排放,但在其实现经济可行和广泛可用之前,还需要解决这些成本、技术和供应方面的障碍。