剑指万亿市场！全球首艘氨燃料动力集装箱船订单花落中国
发布日期：2024/2/27
环球零碳 碳中和领域的《新青年》
摘要：
近日，全球首艘氨燃料动力集装箱船订单花落中国，意味着全球航运业脱碳迈出了新的步伐。相较于氢，氨由于其在储存和运输方面的明显优势，正在从最传统的农业化肥领域向船舶未来燃料领域拓展。国际能源署 (IEA) 在其《净零排放路线图》更新版报告认为，如果航运业要实现其雄心勃勃的减排目标，发挥主要作用的将是氨，而不是甲醇。
撰文 | Penn 编辑 | Tang
《环球零碳》的第970篇原创
航运业的碳中和行动越来越紧迫，如果不使用绿色低碳燃料，船舶恐怕以后下海的资格都没有。
世界上90%的实物贸易是通过燃烧重油并排放有毒污染物的船舶运输。现在，年排放量约占全球人为温室气体 (GHG) 排放量3%的航运业，正面临更为严苛的“脱碳”考验。
2023年7月7日，国际海事组织（IMO）通过了新的船舶温室气体减排战略，修订后的减排战略包括到2050年实现国际航运温室气体净零排放，并承诺到2030年全球排放强度降低40%，排放总量比2008年降低20%，力争达到30%，替代燃料使用达到5%，力争达到10%。
除了行业组织的倡导，在具体国家政策方面，航运业也面临着越来越大的减排压力。2024年1月1日起，航运业被纳入欧盟碳排放交易体系（EU ETS），必须通过购买碳配额来覆盖40%的排放，这一数字将在2025年上升至70%，2026年达到100%。2025年起，FuelEU Maritime也将实施，该法规将使欧盟对船舶设定越来越严格的排放目标，以鼓励转向更加绿色的燃料。
航运业如何实现绿色转型也因此逐渐成为了全球关注的焦点。长期以来，氢一直被认为是航运业脱碳的关键，不过，由于体积能量密度、成本、安全、加注体系、储运等方面的不利因素，氢燃料的呼声正渐渐地被由氢衍生而来的绿色甲醇和绿氨所盖过。
通过捕获的二氧化碳和绿氢结合形成的绿色甲醇，在燃烧过程中不会产生额外的二氧化碳，由绿氢制成的绿氨更是可以在燃烧过程中实现零碳排放，二者正在成为船舶领域减排替代燃料的优先选择。
近几年，在行业巨头马士基的坚定支持下，以绿色甲醇为燃料的低碳排放船舶取得了长足发展。自从2021年马士基宣布Laura Maersk的订单以来，到2023年年底大约有180艘新的甲醇船被订购或在全行业进行改造。而氨动力船舶的发展则显得不尽人意，首批氨燃料散货船订单在2023年下半年才落地。
近日，氨燃料动力船舶的发展终于也迎来了重要的里程碑时刻。2月14日，比利时船公司CMB.TECH透露，其与挪威Yara Clean Ammonia（YARA），以及北海集装箱航运公司（NCL）合作，向中国船企订造了世界上第一艘氨动力集装箱船，计划2026年投入使用。
这意味着全球首艘氨燃料动力集装箱船订单花落中国，也意味着全球航运业在清洁能源领域迈出了新的步伐。为什么众多研究机构均看好绿氨成为未来航运业脱碳的主力燃料？绿氨的未来机遇和挑战又如何？
图说：世界上第一艘氨动力集装箱船Yara Eyde
来源：CMB.TECH
01 全球首艘氨燃料动力集装箱船来了
全球首艘氨动力集装箱船将被命名为Yara Eyde号，由中国船舶集团旗下上海船舶研究设计院自主研发设计，并由青岛造船厂旗下青岛扬帆船舶制造有限公司承建。
据中国船舶集团上海船舶研究设计院官微消息，青船公司此次与CMB.TECH签约的船型由该院自主设计研发，总长约150米，型宽约27米，为1400箱无舱盖集装箱船，可装载约1400个20英尺标准集装箱，配备氨燃料发动机、氨燃料储罐、供给系统和加注系统。
在该船研发过程中，上船院重点考虑了氨燃料具有毒性、腐蚀性等特点，相关设计最大程度减少了氨气毒性的影响。此外，该船舶能效设计指数(EEDI)满足第三阶段要求，低于基线约45%，碳强度指标(CII)评级A级，每年可减少约1万吨二氧化碳排放。其中，CII是船舶每单位运输功的平均二氧化碳排放量指标，船舶的营运CII评级分为A、B、C、D和E五个等级，A级最优，E级最差。船舶的评级将影响其在不同国家和港口的待遇。
据悉，该船属于欧洲内支线船型，主要服务于挪威-德国航线，将在奥斯陆、波尔斯格伦、汉堡和布莱梅港之间服务，最远距离是奥斯陆和汉堡间，约 818 公里。从 2026 年起，雅苒国际作为货主将会把Porsgrunn生产的化肥以零排放形式运往德国，届时该船每年将使用约10,000吨氨。
图说：Yara Eyde号将在挪威奥斯陆和德国汉堡港之间航行
来源：Yara
雅苒国际总裁兼首席执行官Svein Tore Holsether表示，希望这艘货船能够展示航运业在脱碳道路上的“可能性”，这艘船的二氧化碳排放量将比普通化石燃料驱动的船只少95%以上。
02 为什么是绿氨？
在应对全球气候变暖和“双碳”目标下，基于化石燃料的传统合成氨工业将逐渐被新的绿色制氨方案所替代。通过风能、太阳能等可再生能源发电所产生的绿电电解水产生氢气，再由空气中的氮气和氢气便可合成绿氨。
图说：绿氢、绿氨制取过程图解
来源：公开信息，毕马威分析
在目前关注度较高的零碳能源中，绿氨动力船舶能量密度大大高于氢气，且可利用现有氨供应链和基础设施，在集装箱船等大型船舶远航领域具有较好的推广应用前景。
一方面，绿氨的生产过程本身接近“零碳”，能够大幅减少二氧化碳排放。另一方面，氨的特性适合储运氢。以氢气为原料的液氨比液氢具有更高的体积能量密度，且氨比氢气更容易液化，常压下氨气在-33℃就可以液化，而氢气需要低于-253℃，而同体积的液氨比液氢多至少60%的氢。
图说：不同渠道运输一千克氢的成本，美元
来源：The Royal Society，毕马威分析
此外，值得注意的是，作为世界上第二大最常生产的化学品，氨的工业化生产和应用已经有百余年的历史，技术体系和储运基础设施完备。氨有管道、铁路、船舶、公路拖车和仓库等多种运输方式，液氨已经在全球范围内开展远洋贸易，全球满足液氨装卸的港口超过120个，并由超过40 艘船只定期进行国际运输。
以上多种因素这使得绿氨在减排能力、基础设施完善程度、成本等方面具有独特优势，因此航运业内普遍认为，绿氨是未来航运业脱碳的主力燃料之一。
03 未来机遇
在可以预见的未来，绿氨作为航运业的脱碳燃料、掺混发电燃料等应用均具有广泛的市场。与此同时，鉴于氨是氢运输的可靠储运方式，氢的产业化发展也将带动绿氨的发展，绿氨的发展空间广阔。国际可再生能源机构（IRENA）预测氨作为氢的载体将从2030年的100万吨增加到2050年的1.1-1.3亿吨。
图说：全球航运业和航空业的能源消耗
来源：IEA
2023年9月，国际能源署（IEA）在其《净零排放路线图》2023年更新版中预测，氨燃料将在全球航运业脱碳中将发挥关键作用。到 2050 年，国际航运活动将增加一倍以上，氨在最终能源消耗中的份额将从2022年的0%上升到2050年的44%，生物燃料和氢燃料各占19%，而呼声很高的甲醇仅占比3%。这意味着，在净零排放（NZE）情景下航运业每年将消耗2.33亿吨绿氨。
国际能源署同时指出，虽然目前还没有使用氨的商业船舶，但发动机制造商已成功测试了该技术，并于 2022 年底订购了约 150 艘可使用氨的船舶。在净零排放（NZE）情景中，到 2030 年，氨燃料船舶订单量将从 2022 年的水平平均每年增加约 20%，约占典型年度船舶订单量的 15%。
除了国际能源署，英国劳氏船级社 (Lloyd's Register)、挪威船级社 (DNV)等行业研究机构均预测氨最终将成为顶级船用燃料。
图说：航运燃料中不同能源的使用占比预测
来源：英国劳氏船级社、毕马威
劳氏船级社在其报告《海上燃料的未来》中预测，到 2050蓝氨与绿氨将共同占据航运燃料市场 20-60% 的份额，在所有情景中平均占46% （与 IEA 报告的数字类似）。到 2050 年，最有前途且被广泛采用的航运替代燃料将是绿氨。DNV也曾在2022年预测，到 2050 年，氨将占船用燃料需求的 35%。
图说：MOD-AMB和HIGH-AMB情景下满足全球港口绿氨燃料需求的最优燃料供应链（绿色表示生产地点，蓝色表示燃料出口港，红色表示燃料需求港）
来源：[12]
无独有偶，今年1月，牛津大学环境变化研究所 (ECI) 的研究人员研究了与极低硫燃料相似的氨的生产成本，得出的结论是，该燃料可能是到 2050 年帮助国际航运脱碳的可行选择，仅针对十大区域燃料港口，绿氨可用于满足全球 60% 以上航运的燃料需求。
该研究同时指出，到 2050 年，过渡到绿色氨燃料供应链将需要约 2 万亿美元，主要用于为供应基础设施提供资金。未来，最大的投资需求将出现在澳大利亚，以供应亚洲市场，预计智利（供应南美）、加利福尼亚州（供应美国西部）、西北非洲（满足欧洲需求）和阿拉伯半岛南部（以满足当地需求和南亚部分地区）也将有大型生产集群。
04 挑战仍存
不过，绿氨通向作为船舶燃料的道路并非一片坦途。正如挪威船级社在一份报告中指出的：“必须首先克服几项困难。”
首先要确保绿氨的供应。现阶段绿氨成本仍然较高，不具备竞争优势。2020年，绿氨的生产成本区间为720-1400美元/吨，通过煤等化石燃料制取的灰氨成本则为280-440美元/吨。即使煤炭价格处于历史高点，绿氨成本比灰氨高，不具备竞争优势。不过，随着可再生能源发电成本的下降及风光电氢氨一体化技术的成熟，绿氨的成本将显著降低。
图说：绿氨的生产成本估计，美元/吨
来源：IRENA，毕马威分析
其次，氨的毒性也是一个问题。西班牙能源转型专家拉斐尔·古铁雷斯解释说，氨被用来制造肥料，并在某些船舶上用作制冷剂，由一些非常专业且经验丰富的人员来操作。如果人们将它的用途扩展到充当船舶燃料，那将会有更多人接触到氨，出现问题的可能性就会更大。
法国船级社先进技术与发展部可持续发展中心经理宋丹也表示：“氨燃料如何克服毒性问题，未来电制氨的价格是多少，经济性不确定性较大。”
未来，多种可替代燃料将“百花齐放”共同助力航运业减排。虽然对于不同的绿色燃料来说，仍存在选择分歧，但毫无疑问的是，绿氨在未来航运业脱碳中必将占有重要的一席之地。
来源：环球零碳 原创 :环球零碳研究中心
