近日,日本川崎汽船與三菱造船、日本船級(jí)社宣布合作,計(jì)劃在其運(yùn)煤船上部署一個(gè)小規(guī)模二氧化碳捕獲設(shè)備,這將是全球首次海上碳捕獲。
這一名為“Carbon Capture on the Ocean”(CC-Ocean)的項(xiàng)目得到了日本國(guó)土交通省海事局的支持,作為其推進(jìn)船舶資源技術(shù)研究開發(fā)支持項(xiàng)目的一部分。在日本國(guó)土交通省的支持下,合作伙伴將共同在川崎汽船的一艘船上安裝一個(gè)小型二氧化碳捕獲示范設(shè)備,對(duì)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)營(yíng)測(cè)試并測(cè)量其性能。船用二氧化碳捕獲示范設(shè)備將以陸上設(shè)備為基礎(chǔ),旨在捕獲船舶的部分氣體排放。
該項(xiàng)目旨在驗(yàn)證捕獲和儲(chǔ)存船舶排放的二氧化碳的有效性,以及海上二氧化碳捕獲設(shè)備的可操作性和安全性。示范測(cè)試旨在促進(jìn)開發(fā)船舶環(huán)境所需的更緊湊的設(shè)備,同時(shí)也發(fā)展海上穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行所需的系統(tǒng)要求。
這個(gè)為期兩年的項(xiàng)目在今年8月啟動(dòng),將對(duì)示范設(shè)備進(jìn)行HAZID(危害鑒定)評(píng)估,并在船上部署,由日本船級(jí)社檢驗(yàn)。日本船級(jí)社表示:“這個(gè)在海上進(jìn)行的示范試驗(yàn)是世界上首個(gè)此類試驗(yàn),所獲得的知識(shí)將用于未來(lái)技術(shù)和系統(tǒng)的開發(fā),以從船舶設(shè)備和船舶廢氣中捕獲二氧化碳。”
三菱造船將開始開發(fā)和建造一個(gè)小規(guī)模二氧化碳捕獲師范生,并進(jìn)行系統(tǒng)安全評(píng)估。預(yù)計(jì)三菱造船將于2021年中期在其工廠測(cè)試示范設(shè)備的運(yùn)行,隨后部署在川崎汽船為日本東北電力公司運(yùn)營(yíng)的運(yùn)煤船“Corona Utility”號(hào)(建于2016年)上。
到2021財(cái)年年末,項(xiàng)目合作伙伴預(yù)計(jì)將開始在船上運(yùn)行示范設(shè)備,并測(cè)量該系統(tǒng)在船用條件下的性能。川崎汽船表示:“作為全球首個(gè)船舶示范測(cè)試,該項(xiàng)目將為捕獲二氧化
碳排放及實(shí)現(xiàn)船上零排放設(shè)施設(shè)計(jì)和技術(shù)提供寶貴間接。”
“另外,捕獲的二氧化碳有望回收作為提高原油采收率(EOR)過(guò)程中一種新的二氧化碳來(lái)源,或者通過(guò)甲烷化作為合成燃料的原材料。憑借這種方式,該項(xiàng)目將對(duì)長(zhǎng)期減少溫室氣體排放做出巨大貢獻(xiàn)。”
根據(jù)國(guó)際海事組織(IMO)的航運(yùn)業(yè)二氧化
碳減排“初步戰(zhàn)略”,至2050年,將航運(yùn)板塊的二氧化碳總排放量削減50%,并努力逐步實(shí)現(xiàn)零碳目標(biāo)。該協(xié)議包括將航運(yùn)業(yè)納入巴黎協(xié)定的溫控目標(biāo)——將全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高控制在2攝氏度之內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)最終減排目標(biāo),航運(yùn)業(yè)一直在尋找有效的減排措施。那么,目前除了碳捕獲之外,航運(yùn)業(yè)還在探索哪些減排措施呢?
據(jù)某航運(yùn)機(jī)構(gòu)與海事戰(zhàn)略國(guó)際公司(MSI)聯(lián)合開展的一項(xiàng)最新研究顯示,航運(yùn)業(yè)去碳化目標(biāo)可以通過(guò)三種可行的路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。它們分別是:輕氣體、重氣體和醇類、生物燃料或合成燃料。
1、輕氣體路徑
這個(gè)類別是指由小分子、低碳?xì)浔葮?gòu)成的燃料,包括LNG、生物L(fēng)NG、合成天然氣(SNG)或者可再生天然氣(RNG),它們可由生物質(zhì)和/或可再生能源生產(chǎn)得來(lái)。目前通過(guò)生物生產(chǎn)合成燃料或可再生燃料的規(guī)模有限,必須擴(kuò)大規(guī)模才能用作商業(yè)上可行的解決方案。
作為一種低碳燃料,LNG可與新技術(shù)和/或船舶運(yùn)行措施結(jié)合使用,來(lái)實(shí)現(xiàn)2030減排目標(biāo)。如果與生物L(fēng)NG、合成天然氣或可再生天然氣混合使用,LNG還可以進(jìn)一步降低航運(yùn)業(yè)碳排放。
輕氣體中的氫氣也有可能成為未來(lái)零碳船舶的一種解決方案,因?yàn)闅錃鈹U(kuò)散率高,火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?并且是在所有候選燃料中每單位質(zhì)量能量含量最高的一種。
2、重氣體和醇類路徑
這個(gè)類別下燃油的構(gòu)成分子比輕氣體群更大,它們的碳?xì)浔纫蚕鄬?duì)較高,因此其二氧化碳減排的潛力和能量含量也就相對(duì)較低。不過(guò)它們的燃油儲(chǔ)存和供應(yīng)需求也相應(yīng)地更為寬松。這類燃油包括LPG、甲醇、乙醇和氨。
LPG的能量含量高于醇類,可能更適合在現(xiàn)代雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中使用,但由于其減排潛力較低并且存在安全方面的挑戰(zhàn),LPG還沒(méi)有像LNG一樣得到較為廣泛的采用。
不過(guò),目前發(fā)動(dòng)機(jī)制造商已經(jīng)將甲醇和LPG視為成熟的燃料類型,它們已經(jīng)開始銷售能夠使用這類燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)
平臺(tái)。因此,這些燃料可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)航運(yùn)業(yè)的2030碳減排目標(biāo),如果它們?cè)谖磥?lái)可以通過(guò)可再生方式生產(chǎn)的話,還可以為開發(fā)碳中性推進(jìn)系統(tǒng)鋪平道路。
排在重氣體或醇類譜系末端的是氨氣,如果以可再生方式生產(chǎn)的話,氨氣也能成為零碳燃料。盡管氨氣具有毒性并且有著更為嚴(yán)格的處理要求,氨氣發(fā)動(dòng)機(jī)卻已經(jīng)在設(shè)計(jì)當(dāng)中了。最近業(yè)界有團(tuán)隊(duì)已經(jīng)揭曉了氨燃料支線船設(shè)計(jì)。
專家指出,要使氨氣成為商業(yè)上可行的長(zhǎng)期燃料選項(xiàng),行業(yè)就需要建立全面的供應(yīng)方基礎(chǔ)設(shè)施,并制定和實(shí)施全新、嚴(yán)格的安全條例
3、生物或可再生燃料路徑
這個(gè)類別包括由生物質(zhì),如植物、廢油和農(nóng)業(yè)廢料,生產(chǎn)的燃料。
除化石和生物質(zhì)來(lái)源外,還可以通過(guò)二氧化碳回收(CDR)來(lái)生產(chǎn)電燃料,該技術(shù)可將二氧化碳轉(zhuǎn)化為合成氣,而合成氣又可用于生產(chǎn)生物L(fēng)NG或生物甲醇。二氧化碳回收具有從大氣中去除二氧化碳并將其用于生產(chǎn)電燃料的潛力,從而能最大限度地減少燃料生產(chǎn)所需的能源。
航運(yùn)業(yè)的去碳化使命將給該領(lǐng)域帶來(lái)眾多變化,包括船舶設(shè)計(jì)、安全和環(huán)保法規(guī)以及貿(mào)易模式和貨物運(yùn)量等等方面。
專家表示,每單位體積能量含量較低的低碳和零碳燃料,例如甲醇、氨氣或氫氣,如果用作初級(jí)燃料,可能會(huì)需要對(duì)船舶進(jìn)行整體重新設(shè)計(jì)。能量含量低的燃料需要更大的儲(chǔ)罐來(lái)儲(chǔ)存,儲(chǔ)罐在船上的位置將是設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的一大關(guān)鍵因素。新型發(fā)電系統(tǒng)(如燃料電池)也可能會(huì)改變當(dāng)前的船舶機(jī)艙架構(gòu)。這些設(shè)備或許會(huì)促進(jìn)船舶空間的利用效率,因?yàn)樗鼈兛梢苑植际椒胖谩?/div>
預(yù)計(jì)到2050年,石油基燃料將占據(jù)相當(dāng)大的市場(chǎng)份額(高達(dá)40%),這樣一來(lái),碳捕獲和封存系統(tǒng)不僅會(huì)在岸上得到推廣,海船上也有可能會(huì)得到應(yīng)用。
碳捕獲科普
碳捕獲與封存(Carbon Capture and Storage,簡(jiǎn)稱
CCS)是指將大型發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠等排放源產(chǎn)生的二氧化碳收集起來(lái),并用各種方法儲(chǔ)存或者利用的過(guò)程,以避免其排放到大氣中的一種技術(shù)。該技術(shù)的吸引力在于能夠減少燃燒化石燃料產(chǎn)生的有害氣體——溫室氣體。
CCS技術(shù)包括二氧化
碳捕集、運(yùn)輸以及封存三個(gè)環(huán)節(jié),它可以使單位發(fā)電碳排放減少85%～90%。在世界石油
會(huì)議(WPC)上,能源行業(yè)的老總們都熱切希望把它當(dāng)作一個(gè)解決氣候?qū)⒆兣姆桨浮?/div>
碳捕獲是世界發(fā)達(dá)國(guó)家在環(huán)保方面的一項(xiàng)新技術(shù),主要是指將二氧化碳捕獲后,存放在地下或海底里。如英國(guó)2009年能源和氣候變化部提出了一個(gè)新計(jì)劃,在全球范圍內(nèi)大力推廣碳捕獲技術(shù)。據(jù)專家估計(jì),如果全面應(yīng)用,可以使人類減排成本降低30%。
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