Can this magic fuel clean up the shipping industry?

Summary

氨作为航运业的清洁能源备受瞩目，理论上可实现零碳排放。尽管氨燃料发动机尚未商业化，但有望在2050年占据35%至60%的市场份额。然而，氨燃料发动机面临诸多挑战，包括难以点燃、存储和安全问题，以及如何减少一氧化二氮和氮氧化物的排放。尽管如此，MAN公司计划在2024年推出商业设计，并在2026年首次航行。氨燃料的可持续生产和成本效益也是关键因素，需要大量投资和市场信心。

Takeaways

• 🚢 氨作为船用燃料具有巨大潜力，因为它在理论上可以零碳排放推动船只。
• 🌿 如果使用可再生能源生产，氨的排放几乎为零，这使得它成为清洁能源的候选者。
• 📈 航运业目前占全球排放量的3%，但随着全球货物运输的增加，这一比例可能会增长到10%。
• 🔍 氨由于不含碳原子，因此在燃烧时不会产生碳排放，这使其成为一种清洁的燃料选择。
• 💰 与其他碳中性燃料如甲醇相比，氨的成本更低，因为它不需要昂贵的碳捕获过程。
• 📊 预计到2050年，氨将在船用燃料市场中占据35%到60%的份额。
• 🚧 目前，大型集装箱船的氨发动机尚未进入商业生产阶段，这表明技术仍在开发中。
• 🔧 氨发动机的设计面临挑战，例如需要更大的燃料喷射器和额外的组件来适应氨的特性。
• 🔥 氨的自燃点较高，且燃烧速度慢于化石燃料，这要求使用少量的辅助燃料来帮助点燃。
• 💧 氨燃烧产生的副产品包括水和氮气，但同时也可能产生对环境有害的氮氧化物。
• 🛠️ MAN公司正在测试其氨发动机，并已测量出比传统重油发动机低85%至90%的排放。
• 🌐 氨发动机的商业化需要解决多个问题，包括船舶的重新设计、更大的储罐需求以及安全措施。
• 💡 绿色氨的生产需要大量的可再生能源，目前全球还没有大规模生产，且需要巨额投资。
• 🌍 绿色氨的全球需求预计将大幅增长，但目前全球电解器的产能远远不能满足这一需求。

Q & A

氨作为船用燃料的主要优势是什么？

氨作为船用燃料的主要优势在于它在燃烧过程中不产生碳排放，理论上可以实现零排放。如果使用可再生能源生产氨，其排放几乎为零，这为航运业提供了一种清洁能源的选择。

为什么氨发动机对于航运业来说是一个巨大的机遇？

氨发动机为航运业提供了一种减少碳排放的可能，这对于应对全球气候变化至关重要。航运业目前占全球排放的3%，并且有增长到10%的趋势，因此迫切需要清洁能源来减少其环境影响。

氨与甲醇相比，在成本上有何优势？

氨的成本优势在于它不需要像甲醇那样进行碳捕获。甲醇要实现碳中和，必须捕获其燃烧时排放的碳，这增加了成本。而氨在生产和燃烧过程中自然就没有碳排放，因此成本更低。

氨发动机在设计上面临哪些挑战？

氨发动机在设计上面临的挑战包括需要更大的燃料喷射器来补偿氨较低的热值，以及氨分子内化学键较强，导致其自燃温度高且燃烧速度慢，这增加了点燃和稳定燃烧的难度。

氨发动机在实际应用中会产生哪些副产品？

氨发动机燃烧产生的副产品主要是水和氮气，但同时也可能产生氮氧化物和一氧化二氮。一氧化二氮是一种强效温室气体，而氮氧化物则具有毒性。

MAN公司在氨发动机的研发上有哪些进展？

MAN公司正在研发的氨发动机已经具备6700马力，并且正在进行测试以测量各种排放。他们已经能够将排放降低到重油发动机的85%到90%，但仍在努力解决氮氧化物和一氧化二氮的排放问题。

氨发动机在不同负载下的表现如何？

氨发动机在全功率运行时，排放控制表现良好。但在低负载下，由于发动机温度降低，催化还原反应器的效率可能会下降，这可能导致氮氧化物排放增加。

为什么氨作为绿色燃料的可持续生产是一个挑战？

绿色氨的生产需要大量的可再生能源，目前全球的电解器产能远远不能满足需求。此外，生产绿色氨需要在阳光充足的地方进行，而这些地方的可再生能源产能有限，可能会与当地电网的脱碳需求竞争。

氨燃料船舶与传统船舶相比，在设计上需要做哪些改变？

由于氨的能量密度较低，船舶需要更大的储罐来储存相同能量的氨，这可能会占用更多的空间，减少集装箱的装载能力。此外，还需要增加额外的安全措施，因为氨是极其有毒的。

氨燃料船舶的经济效益如何？

虽然使用氨作为燃料的成本预计是化石燃料的3到3.5倍，但与其他可再生船用燃料如甲醇相比，氨仍然更便宜。然而，绿色氨的生产成本高度依赖于可再生能源的产生地，这可能会影响其价格。

氨燃料船舶的未来发展需要哪些条件？

氨燃料船舶的未来发展需要包括技术成熟、规模生产绿色氨的能力、船舶设计的改进、安全措施的加强以及市场条件的成熟等多方面的条件。MAN公司计划在2024年提供首个商业设计，并预计在2026年首次航行。