日本为成为世界首个实现零排放的国家设计出四艘概念船
信德海事网 马琳
日本的专家小组为日本2028年实现船舶零排放的目标设定了一系列计划，其中，2028年将投入使用四艘概念船。这表现了一个清晰的时间表，即日本相关研发、制造部门需要马上对此开始行动。但除了技术上的挑战，巨额资金也成为上述计划的一个棘手的问题。
日本设定比其他海洋国家提前两年的零排放目标
IMO决定其战略四个月后，日本的航运业于2018年8月联合开始制定GHG减排路线图。为此专门成立了一个政府-行业-学术界小组，成员包括来自航运、造船和船舶设备企业、船级社、研究所、土地、基础设施、运输和旅游部门的专家，花了两年时间研究节能和脱碳的世界趋势，讨论技术发展进程。2020年4月，日本启动了零排放战略。专家小组设定了“到2028年实现船舶零排放”的目标，而世界上许多其他海洋国家选择2030年作为目标年。这体现了日本更早实现零排放的意图。
到2050年将燃料效率提高78%
当IMO在2018年通过其GHG战略时，日本航运业不太确定他们应该做什么，也不确定他们可以能为实现到2050年将GHG总排放量减半的目标能做出多少辅助的努力。
而现在，专家组设定的目标为他们提供了详细的路线图。即使不考虑海运货物的未来增长，为了将总排放量削减一半，每艘船也需要进行相当大的改进。专家小组根据多种未来情景，重新评估了平均燃料效率。据估计，以2008年为基准年，平均燃料效率需要提高78.2%。这是给日本航运业界的一个具体的目标。
2030年是实现IMO的减排目标的关键节点。这是因为一艘船的平均寿命为20年，许多2030年建造的船舶在2050年仍在服役。目前，世界范围内的一个共识是，第一代超低排放船舶将于2030年投入使用，此后将越来越受欢迎。日本计划比该计划提前两年造成第一艘零排放船舶。根据计划，日本的船舶运营商、造船商和船舶设备制造商将先于其他国家的同行实施必要的研发计划和技术示范。日本政府也将加紧建立相关的规则和制度。
对日本来说，2050年目标的路线变得更加清晰。它即将步入关键的八年。
四艘概念船
专家小组在考虑目标的可行性和需要解决的技术进程的基础上，根据其两种能源转换方案设计了四艘被称为“C-ZERO日本”的零排放概念船。
其中两艘船是基于LNG和合成甲烷将成为未来核心燃料的设想。其中一个将通过动员所有现有技术来建造，如LNG燃料、减速、风力推进、空气润滑和混合对转螺旋桨。这艘船有两种型号，一种是80000吨的散货船，另一种是20000TEU的集装箱船。
专家小组已经证实，上述每种船型最多可以减少86%的CO排放量。
另一艘概念船则基于把废气中回收的CO的储存系统和甲烷燃料驱动的推进系统。专家小组已经为一艘20000TEU的集装箱船准备好了一个概念设计。
基于氢和氨将成为核心燃料的设想，专家小组设计了液化氢燃料动力概念船和氨燃料动力概念船。
前者也有两种型号，一种是80000吨的散货船，另一种是20000TEU的集装箱船。它将由双燃料往复式发动机提供动力，专家小组已经整理了发动机性能、燃料供应、扩大的燃料箱、热保护系统、氢气泄漏和燃料供应等所有相关技术事项。
至于后者，已经为其设计了一艘80000吨的概念散货船。为了克服氨易燃性差的问题，将使用引燃燃料来帮助稳定点火。专家小组估计，与同吨位的传统散货船相比，该船可以减少91.9%的CO排放量。
特别值得注意的是该小组提出的一个概念，即即使仅仅依靠现有的技术解决方案，如低速航行和使用LNG燃料，排放量也可以减少80%以上。
这艘概念干散货船其实很容易想象，它将基于混合反转螺旋桨、硬帆和空气润滑技术，这是日本独有的，此外还有进一步减速设计和大型宽体船设计。
专家小组已经为其四艘概念船绘制了路线图，为到2028年投入实际使用铺平道路。例如，氢燃料动力和氨燃料动力船舶所需的发动机和其他设备将于2024年开发出来，它们将于2026年在混合燃料燃烧中或在沿海船舶上进行测试，第一艘用它们改装的此类船舶将于2028年投入使用。根据这一时间表，日本航运、造船和船舶设备公司不久就将推进其必要的研发计划和技术示范。
小型船舶的问题
零排放的最大挑战不仅仅是技术，还有启动它的资金。这确实需要一大笔钱。
一位日本船东质疑道:“我可以理解，对于大型集装箱船来说，零排放是可行的，但对于像灵便型这样的船舶来说，这真的可能吗？”
更大的船有更多的空间来容纳额外的设备。像脱碳设备这种程度的投资在大型船舶的总价格下根本不值一提。因此，经营大型船舶的运营商有更好的投资能力，他们可以制定一个由长期合同支持的投资回报计划。
但是市场上那些极力装满货物的中型散货船呢？事实上，他们在改用液化天然气燃料方面没有取得任何进展，而很明显那是实现零排放的必经之路。这表明，这种较小的船舶是脱碳进程中的一个痛点。
同时，由于必须进行大规模的研发投资，跨行业合作和公私合营项目将势在必行。日本的路线图还提议建立国际框架，以确保必要的资金。
专家小组提出的一个想法是呼吁船东根据他们的燃料消耗出资。这笔钱将汇集成一个基金，投资于国际研发项目。他们估计，如果每吨燃料消耗贡献约2.00美元，则每年可以创造一个相当于5亿美元的资金池。日本预计将在未来向IMO提出这种燃料计费系统计划。
作者：信德海事网 马琳