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我们为什么要建造天然气动力船?

发布时间:2020/12/10
  由于种种错误原因,仍在格拉斯哥港建造的两条新渡轮一直成为头条新闻。
  Glen Sannox和“ hull 802”是英国制造的第一批能够使用液化天然气或LNG以及常规柴油的船舶。
  他们曾经被誉为苏格兰国有的CalMac轮渡船队朝着更加绿色的未来迈出的一步。
  但他们迟到了三年,超出预算1亿英镑,并将苏格兰最后一个商业克莱德造船厂拖入行政管理,促使国有化。一些人质疑它们到底有多“生态友好”。
  LNG是错误的选择-还是明智的决定,执行不力?
  什么是液化天然气?
  如果您家中有燃气锅炉或炊具,您将已经熟悉天然气-主要由甲烷组成。
  如果将此气体冷却到负162C,它将变成仅占其原始体积的1/600的液体。
  这种液化天然气(LNG)易于运输,可以用作船舶甚至卡车和汽车的便携式燃料。
  但是它仍然是一种化石燃料,燃烧时会产生二氧化碳。
  结束对家中天然气的依赖被视为气候变化的主要目标-那么为什么我们要建造天然气动力船?
  在实现零排放的过程中使用“桥梁”燃料?
液化天然气的拥护者认为,与传统的海洋燃料(例如石油或柴油)相比,它对环境的危害较小。
  液化天然气发动机制造商表示,它们产生的二氧化碳比柴油等效物少多达30%。
  但是,这没有考虑到天然气提取和运输过程中的温室气体排放。
  英国目前没有液化天然气的设施,因此必须进口液化天然气-可能从卡塔尔海湾州进口。
  用于CalMac新船的液化天然气首先必须海上航行8000英里,到达肯特海岸的马恩岛终点站。
  然后,它将通过公路油轮再行驶460英里到达北艾尔郡的Ardrossan,或者再到达斯凯岛的Uig超过600英里。
  这两艘船加起来每周将需要四到六艘液化天然气装载。
  还有其他问题-甲烷(天然气的主要成分)本身就是一种温室气体,其效力是二氧化碳的28倍。
  少量的这种甲烷可以不燃烧地通过发动机-称为甲烷泄漏-进入大气。
  拥有CalMac所用船只的政府所有机构CMAL说,最新的发动机可将甲烷泄漏降至最低。
  它还希望苏格兰最终将拥有自己的散装LNG储存能力,这将改善总体碳足迹。
  NOx,SOx等
  虽然可以争论LNG的温室气体排放益处,但在空气质量方面却有明显的益处。
  您从船的漏斗中看到的烟雾中含有氮和硫的氧化物-众所周知的是NOx和SOx-以及其他有害微粒。
  这些可能间接导致全球变暖,但主要问题是它们与呼吸系统疾病和癌症的联系。
  使用液化天然气可以大大减少氮氧化物的排放,并几乎消除了SOx的污染。
  新的具有法律约束力的法规(称为IMO 2020)于1月1日生效,要求船用柴油中的硫含量低于0.5%。
  航运公司有三个主要选择:改用昂贵的低硫燃料,安装“洗涤塔”以去除废气中的污染物-或使用替代燃料,例如LNG。
  苏格兰渡轮多年来一直使用低硫燃料,因此它们已经符合IMO 2020的要求,但是LNG可以进一步改善空气质量。
  数十年来,跨海运输LNG的散装油轮一直将其用作燃料。
  即使具有强大的制冷能力,在运输过程中,少量的液化天然气也会变回天然气。
  船运公司了解到,通过燃烧这种蒸发气体(或称为Bog)来驱动船舶的蒸汽轮机可以节省资金。
  自2003年以来,芬兰的Wartsila公司一直在销售可直接使用LNG的双燃料船用发动机,并在需要时无缝转换回柴油,而不会影响性能。
  这是CalMac新渡轮上使用的系统。
  但是,尽管该技术并不是特别新颖,但与全柴油船相比,它确实带来了额外的设计挑战。
  船上需要一个大型的低温储存箱,例如一个巨大的冷热水瓶,以及特殊的冷藏加油管。
  尽管这项技术已经存在了一段时间,但CalMac的新渡轮是英国第一艘建造的渡轮。设计决策必须由保险公司和监管机构批准。
  还需要在基础设施上进行大量投资,以向这些船提供液化天然气(或“掩体”-这个术语可以追溯到煤炭的年代,当时船上的燃料实际上是储存在燃料中)。
  苏格兰政府计划斥资500万英镑在Ardrossan和Uig新建LNG加油设施。
  氢等“未来燃料”呢?
  目前,全球有数百艘LNG动力船正在使用或在建造中,并且这一数字正在迅速上升。
  但是面对“气候变化紧急情况”,有些人认为我们应该研究更彻底的零排放解决方案,例如氢气。
  当氢气被用作燃料时,无论是在发动机中燃烧还是在燃料电池中用于发电,唯一的副产品都是水。
  在轮渡惨败将其投入管理之前,弗格森·马林(Ferguson Marine)与圣安德鲁斯大学(University of St Andrews)等人合作开发了原型氢动力船。
  计划是为在柯克沃尔(Kirkwall)和沙平赛(Shapinsay)之间的奥克尼(Orkney)修建一条五英里的小轮渡。
  弗格森(Ferguson)的动荡并没有帮助该项目-它仍在开发中。
  在其他地方,挪威公司Norled已在建造世界上第一艘氢轮渡,该轮渡将于2021年下半年在峡湾运营。
  氢对于像奥克尼岛这样拥有大量可再生能源的岛屿社区可能效果很好。
  获得气体的最干净方法是使用电解方法将水分子分解,该过程需要电。
  奥克尼公司已经在利用风能和潮汐计划在当地生产氢气-将其存储在储罐中并用作汽车燃料,或在需要时从燃料电池发电。
  对于短途旅行,氢气可以压缩形式而不是液体形式携带在渡轮上。
  但是对于需要更多燃料的更长行程,存在技术挑战-将氢存储为液体需要温度低于260°C。
  更好的解决方案可能是将氢气转化为氨,而氨更容易以液态形式储存-一家德国公司正在开发可以使用氨运行的发动机。
  电瓶船
  六年前,世界上第一艘全电动渡轮MV Ampere开始在挪威的一条短途航线上运营。
  在2019年夏天,长197英尺(60m)的全电动“埃弗里”埃伦号在丹麦南部投入使用,两次充电之间可行驶25英里(40公里)。
  电动轮Ellen
  CalMac已经运营了世界上第一艘海上柴油/电动混合渡轮(三艘小型船,这些船都是在弗格森造船厂按时按预算建造的)。
  它们必须用40%的时间来依靠电池供电,然后才必须切换至柴油发电机。电池从市电中通宵充电。
  即插即用:与电动轮渡先驱见面
  主要的限制因素是电池的重量(更多的电池,更少的货物),以及在需要更换之前电池会持续多长时间的问题。
  目前,这仅是短途路线的一种选择,但是随着技术的发展,无论是在全电动船舶还是在混合动力系统中,电池电源都将变得越来越普遍。
  氢和氨等其他“未来燃料”正在迅速发展,但是这些技术还处于初期。
  一个渡轮用户小组建议,作为临时解决方案,我们应该考虑将常规柴油与节油型船体(如双体船)结合使用。
  Pentland渡轮公司最近接受了这艘船的交付-MV Alfred,在越南建造,造价仅为1400万英镑-但为CalMac采购船的CMAL表示,这与其使航线之间可以互换的职责相抵触。
  世界航运业似乎将液化天然气视为明智且经过充分测试的选择。一个最近的一项研究预测,到造船订单2025年60%,将涉及LNG。
  因此,船厂似乎将建造更多的天然气动力船,这是否将满足气候变化的关注是另一回事。由于英国运输问题,“价格可能上涨”


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