Альтернативные виды топлива для судоходства

Альтернативные виды топлива, используемые в качестве топлива для судоходства, в настоящее время не очень широко распространены, но все большее внимание привлекают СПГ (в основном морские суда) и суда, использующие электрический привод с батареями или водородом (топливные элементы) в качестве накопителя энергии (на малых судах и на паромах).

Кроме того, на экспериментальной основе было применено несколько альтернативных видов топлива для отгрузки, по информации eafo.

Альтернативные виды топлива для судоходства, о которых идет речь: сжиженный природный газ (СПГ), электроэнергия (энергоноситель), водород, биотопливо, метанол, диметиловый эфир (DME), сжиженный нефтяной газ.

Для морских судов наиболее часто используемым альтернативным топливом является СПГ. Его традиционным использованием являются танкеры для перевозки СПГ, где большинство перевозчиков используют двухтопливные дизельные двигатели, способные использовать любую комбинацию СПГ и бункерного топлива, используя для топлива смеси СПГ. Применение альтернативных видов топлива для внутреннего судоходства ограничено и в основном ориентировано на испытания.

СПГ также является привлекательным вариантом топлива судов, в частности, для соответствия новым ограничениям на содержание серы в судовом топливе, которое снизилось с 1% до 0,1% с 1 января 2015 года в зонах контроля выбросов серы (SECA) в Балтийском море, Северном море и Англии. Канал, установленный Международной морской организацией (IMO) 19. Эти обязательства касаются примерно половины из 10 000 судов, которые в настоящее время осуществляют перевозки внутри ЕС. СПГ является привлекательной экономической альтернативой также для судоходства за пределами SECA, где лимиты по содержанию серы снизились с 3,5% до 0,5% с 1 января 2020 года и во всем мире.

Сегодня использование альтернативных видов топлива рассматривается как одна из важнейших областей технологического развития устойчивого транспорта. В судоходстве, как и в других видах транспорта, сегодня постоянно уделяется внимание потенциальному применению различных решений для более чистого топлива, при этом некоторые из них создают серьезные проблемы для проектирования судов. Постепенное внедрение этих видов топлива и пример, поданный первопроходцами, имеют основополагающее значение для того, чтобы проложить путь к более широкому использованию альтернативных видов топлива в будущем.

Принимая во внимание значительную долю судоходства на мировом транспортном рынке (на долю которого приходится более 80% мировой торговли по объему, 3% глобальных выбросов парниковых газов и вклад в загрязнение воздуха вблизи прибрежных районов и портов), постепенное внедрение альтернативных видов топлива на судах окажет непосредственное положительное воздействие на окружающую среду.

Однако одной общей проблемой, связанной с принятием большинства альтернативных видов топлива, являются их физико-химические характеристики, как правило, с соответствующими низкими точками воспламенения, более высокой летучестью, различным содержанием энергии на единицу массы и, в некоторых случаях, даже токсичностью. Принятие и вступление в силу проекта Международного кодекса безопасности судов, использующих газы или другие виды топлива с низкой температурой вспышки (Кодекс IGF), наряду с предложенными поправками, делающими Кодекс обязательным в соответствии с СОЛАС, MSC95 11 июня 2015 года стало решающим шаг вперед в решении этих проблем на регулирующем уровне. Кодекс IGF включает обязательные положения по компоновке, установке, контролю и мониторингу механизмов, оборудования и систем, использующих топливо с низкой температурой вспышки, такое как сжиженный природный газ (СПГ), для минимизации риска для судна, его экипажа и окружающей среды. учитывая природу используемого топлива. СПГ был в центре внимания Кодекса IGF; однако положения, касающиеся метил / этиловых спиртов, топливных элементов и нефтяных топлив с низкой температурой вспышки, разрабатываются для ожидаемой первой редакции кодекса в 2020/21 году.

Существует длинный список видов топлива или энергоносителей, которые можно использовать в судоходстве. Наиболее распространенными сегодня являются сжиженный природный газ (СПГ), электроэнергия, биодизель и метанол. Другие виды топлива, которые могут сыграть свою роль в будущем, – это сжиженный нефтяной газ (LPG), этанол, диметиловый эфир (DME), биогаз, синтетическое топливо, водород (особенно для использования в топливных элементах) и ядерное топливо. Все эти виды топлива практически не содержат серы и могут использоваться в соответствии с требованиями по содержанию серы. Они могут использоваться либо в сочетании с обычным судовым топливом на нефтяной основе, таким образом покрывая только часть потребности судна в энергии, либо для полной замены обычного топлива. Выбранный тип альтернативного топлива и доля заменяемого обычного топлива будут иметь прямое влияние на выбросы судна, включая парниковые газы, NOx и SOx.

Морской сектор, являющийся международным по своей деятельности и организации, регулируется Международной морской организацией (ИМО) при ООН. ИМО занимается вопросами безопасности, защиты и загрязнения, связанными с международными перевозками. Основной проблемой загрязнения от судоходства являются частицы, выбрасываемые из-за высокого содержания серы в топливе. ИМО предложила строгое регулирование уровней серы в топливе. Зоны контроля выбросов (ECA) были созданы в прибрежных водах Европы, Северной Америки и Азии. В этих районах разрешено использовать только 0,1% -ное топливо с низким содержанием серы, а с 2020 года судам, плавающим в районах, не входящих в ЕЦА, необходимо будет использовать менее 0,5% серы в своем топливе. Если топливо с низким содержанием серы не используется, необходимо установить скрубберы для удаления выбросов SOx.

Эти правила означают, что, по оценкам, 70% топлива, которое в настоящее время используется в этом секторе, необходимо модифицировать или изменить. Выбросы парниковых газов, то есть CO2, в настоящее время не регулируются, но ожидается, что регулирование выбросов CO2 будет осуществляться в краткосрочной и среднесрочной перспективе.

В настоящее время сектор рассматривает решение проблемы снижения уровня серы за счет использования более очищенного топлива, операция, выполняемая на нефтеперерабатывающем заводе. Это не только добавит дополнительных затрат, но также увеличит выбросы CO2, связанные с топливом, поскольку потребуется дополнительная очистка. В настоящее время внедряемое топливо с низким содержанием серы имеет маркировку мазут с очень низким содержанием серы (VLSFO), имеющий от 0,1 до 0,5% серы, и мазут со сверхнизким содержанием серы (ULSFO), содержащий менее 0,1% серы. Еще одно решение по снижению выбросов серы – использование сжиженного природного газа (СПГ) в качестве топлива, но для этого требуется переоборудование двигателей, так же как на борту необходимо установить хранилище топлива под давлением. Другие виды топлива, такие как метанол, используются в меньшей степени в технологиях дизельных двигателей последнего поколения,

Биотопливо имеет очень низкий уровень серы и низкие выбросы CO2, поэтому оно представляет собой технически жизнеспособное решение для топлива с низким содержанием серы, отвечающее требованиям VLSFO или ULSFO.

Непосредственная проблема заключается в том, что в судоходном секторе мало знаний об обращении с биотопливом и его применении в качестве компонента топливных ресурсов. Еще одна проблема заключается в том, что объемы биотоплива, необходимые для поставок в судоходный сектор, велики. Одно очень большое судно может потреблять годовое производство с одной биотопливной установки среднего размера, например, 100 миллионов литров. Таким образом, выход на рынок биотоплива в морском секторе наиболее благоприятен на борту небольших судов для прибрежных вод или для использования в качестве вспомогательного топлива со сверхнизким содержанием серы в портах.

Из имеющихся в настоящее время видов биотоплива, имеющихся в продаже, только биодизельное топливо растений, полученное из растительного масла или остатков варки целлюлозы и биоэтанола, производится на уровне, позволяющем обеспечить значительные объемы топлива. Текущие виды возобновляемого дизельного топлива в основном производятся из масел растительного происхождения или продуктов из них, например отработанного кулинарного масла (UCO), и потенциальные поставки экологически чистого возобновляемого дизельного топлива с использованием нынешних технологий оцениваются в 10-20 млн тонн.

Другая проблема заключается в том, что топливо на основе растительных масел является основным видом топлива, широко используемым в настоящее время для биотоплива реактивных двигателей, что ведет к конкуренции за сырье между судоходным и авиационным секторами, а потенциальные поставки экологически чистого возобновляемого дизельного топлива с использованием нынешних технологий оцениваются в 10-20 млн. тонн.