绿氢制取绿氨作为船用燃料，可持续发展渐露曙光

氨是海事职业未来最有期望的燃料之一，但将其作为燃料挑选绝非易事。需求战胜哪些最大的应战呢？DNV与其他公司是怎么应对的呢？

氨有股冲鼻的气味，呼吸的空气中只需0.5%的氨浓度就足以丧命。但是，氨被视为远洋航运的最佳零碳燃料之一。本文中，咱们将要点指出在氨燃料船只投入运营之前有必要答复的一些核心问题，包含供给、可继续性、轮机技能和必要的安全考量。

供给：航运业将不得不面对其他职业的竞赛

当时，全球供给的氨中约80%用作肥料。那么用于航运的氨从哪里来？这个问题有待处理。为了满意未来航运与全球农业的需求，氨产值有必要大幅提高。

“在脱碳布景下，很重要的一点是咱们提及氨在航运中的巨大潜力时，咱们指的是绿氨。这种燃料的可继续性取决于来历”，DNV零碳燃料首席研讨员Hendrik Brinks解说道。

燃料供给商正在开发绿氨出产结构

氨可分为“棕氨”（产自化石燃料）、“蓝氨”（产自结合碳捕获的化石燃料）和“绿氨”（产自电解生成的可再生氢）。“尽管蓝氨出产比较棕氨下降了85%的二氧化碳排放，但只要绿氨才算得上零碳燃料，”他弥补说。

问题关键在于：现在没有任何地方出产绿氨。这种局势有望在未来十年产生改动。“一些燃料供给商现已为出产绿氨所需的结构展开了许多作业，包含认证、技能和本钱，” Brinks指出。

发动机技能：

首款氨燃料发动机将于2024年面世

尽管绿氨供给需求时刻，但发动机技能的展开日新月异。在AEngine联合开发项目中，MAN动力计划公司、Eltronic FuelTech公司、丹麦技能大学和DNV正共同开发首款双燃料氨动力内燃机。AEngine项目得到了丹麦立异基金的赞助。本年春天计划进行燃料测验，MAN的二冲程类型估计于2024年上市。

“作为发动机规划者，咱们在面对不同燃料类型时充溢不知道，”MAN动力计划公司双燃料发动机首席专家Peter H. Kirkeby表明，“氨引发了不少爱好，尤其在远洋船只范畴具有很大潜力——但开发氨燃料发动机一直是一大应战。最大的妨碍之一是怎么完成氨的高效焚烧以获取最大动力，一起要保证发动机的紧凑规划。”

焚烧：氨的焚烧速度低于其他燃料

与柴油不同，氨的火焰传播速度十分缓慢，也意味着它的焚烧速度要低得多。它的自燃温度比之其他燃料也高出不少，大约需求630°C——而柴油的焚烧温度仅为210°C。一旦开端焚烧，保持氨的继续焚烧要比其他燃料的难度更大。

“当然，你还要保证发动机在加快时能到达惯例功能峰值等。咱们正在规划一种终极混合燃料，包含约95%的氨和5%的引导燃料如船用汽油。未来乃至或许选用生物燃料，” Kirkeby说。

有害排放可经过调整焚烧进程削减

即使选用绿氨，怎么削减有害排放也是另一严重应战。尽管氨中不含碳，但含有许多的氮，焚烧起来很或许释放出氮氧化物和一氧化二氮。据Kirkeby解说，氮氧化物排放关于轮机制造商来说并不是什么大问题。“它们得到了有用操控，经过挑选性催化反应减排氮氧化物的技能现已应用于许多船只，所以也适用于氨。而更大的应战来自一氧化二氮排放。一氧化二氮别号笑气，是损害很大的温室气体，比二氧化碳强283倍。咱们的办法是运用焚烧进程自身来削减这些排放物。”

具体来说，氨的焚烧进程中，在必定的压力和温度窗口内产生一氧化二氮排放。“经过焚烧调理，咱们能够消除这个窗口，或许使其进入分化所需的温度和压力规模。在咱们现在运用的柴油循环中，现已能够很好地加以操控，” Kirkeby说。

最终一大应战是：怎么在不改动根本长处的情况下，使老练的二冲程发动机体系习惯氨燃料。“咱们有必要让体系十分简略，也能够运用氨。这意味着其模块化的程度足以轻松排除毛病。哪怕燃料归于有毒物质，船员也能把握直观的保护程序。”

液氨运送船是抱负的第一批用户

放眼未来，第一批轮机最有或许安装在液氨运送船上。现在约有200艘船只能够运送液氨货品，一般有40艘可供随时装运液氨货品。这类船只将成为抱负的目标，由于现已把氨燃料作为货品运送，而船员也具有装卸氨的经历。其他船型如散货船和集装箱也或许仿效。据DNV估计，第一批氨燃料船只将于未来十年的后五年间投入运营，但这项技能的规模化遍及不会早于本世纪三十年代初期。

在DNV关于这种燃料的研讨中，氨体系和操作程序的安全性是重中之重。在AEngine联合开发项目中，DNV担任安全方面的作业，将展开损害辨认（HAZID）、损害与可操作性（HAZOP）以及毛病形式及影响剖析（FMEA）。

安全：下降氨的毒性

DNV关于船用氨燃料的船级标准于2021年7月发布，为技能开发铺平了路途。其间包含船上贮存、装卸和加注氨的规则。这儿需求考虑的透气桅。

发动机技能自身将会装备双壁管，这样含有氨的管道被通风场所围住，一旦走漏很简单被查明。“这是一切代替燃料的通用标准，” DNV事务展开司理兼代替燃料专家Christos Chryssakis解说。其他处理计划如双堵塞与泄放阀等保证了保护中能够阻隔体系。

“咱们关于氨的船级标准是依据氨作为制冷剂和货品的经历。咱们不断更新这些标准，由于发展中的研讨供给了必要的深化洞悉，以保证体系在装卸中的安全性和实用性，”Chryssakis说，“对第一批氨燃料船的规划展开危险评价将是下一步的要点作业。”

DNV展开氨加注研讨

除了氨燃料船只的船上作业外，DNV近期完成了对阿姆斯特丹港和奥斯陆港的氨燃料加注作业的研讨，审视了港口产生许多氨走漏的潜在结果。“咱们考虑了最坏的场景，包含港口侧供给设施与加注船产生走漏的影响。奥斯陆港坐落居民区，面对着十分大的危险，”Chryssakis解说。

 “咱们依据氨走漏或许形成影响的半径，确认了外部安全区与下降危险办法。关于奥斯陆港，咱们发现原则上运用冷冻氨加注船的危险水平是能够承受的，由于奥斯陆的居民区不会遭到走漏影响。但为保证船上的安全操作还有许多作业要做。”

坐落新加坡的全球海事脱碳中心（GCMD）最近也展开了一项研讨，旨在确认一套强有力的安全导则和操作计划，为当地两处氨加注点的试运行树立监管沙盒的根底。DNV将牵头这项安全研讨，并供给氨需求预测、加注点引荐、加注形式概念规划开发例如车-船或船只之间、HAZID/HAZOP/QRA研讨以及起草技能和运营导则等方面的支撑。

“这个论题包含了许多方面，关键在于全面落实，保证氨能安全地进入船用燃料商场”，Hendrik Brinks说，“咱们需求严厉的安全程序、把氨和操控有害排放的发动机规划归入世界法规，并答应直观的保护协议，当然还包含训练有素的专业船员展开操作，以及供给足够的绿氨。只要这样，氨才干充分发挥其潜力，成为最具远景的绿色燃料之一。”