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押注氨燃料船!日本船企欲向中韩发起反攻

2023-05-20 09:38790国际船舶网国际船舶网

随着全球航运业脱碳步伐的加速,日本将目光瞄准了“零碳燃料”氨,日本船企正在联手加速研发氨燃料发动机,和欧美船级社合作制定氨燃料船舶规则,并寄希望在氨燃料船舶建造市场迎战中韩船企,重振日本造船业。

世界首次!日本企业联合研发四冲程氨燃料发动机完成混烧试验

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5月16日,由日本船舶企业合作研发的世界首台四冲程氨燃料发动机启动陆上实验,成功完成混烧比例80%的燃料氨稳定燃烧。

据了解,这是日本邮船连同日本船厂(Nihon Shipyard)、日本发动机公司(J-ENG)、IHI原动机(IHI Power Systems)和日本船级社(NK)共同进行的国产氨燃料发动机搭载船舶开发项目的一部分。

该项目在2021年发起,是日本经济产业省下辖新能源产业技术综合开发机构(NEDO)“新一代船舶”开发项目的一部分。

按照计划,合作伙伴在2024财年开发和运营一艘内航氨燃料拖船,并在2026财年开发运营氨燃料氨气运输船。

这两艘船都将使用一些燃料油作为引燃燃料(pilot fuel),因为氨气很难点燃。

此外,各方还将在研发、发动机开发、造船和商业化方面合作,制定与此类船舶有关的安全指南、法律和法规。

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2023年4月,IHI原动机在其位于群马县的太田工场开始了用于氨燃料拖船主发动机的280毫米缸径四冲程氨燃料船用发动机的运行测试。

氨在燃烧过程中不排放二氧化碳,因此被视为航运业能源转型的潜在脱碳燃料之一。

但由于其毒性,氨是一种难以处理的物质。

此次测试在彻底确保安全的同时,将发动机内燃料氨的混烧比例提高到80% ,并对尾气后处理装置和燃料供应系统等进行了试验,首次成功地实现了这些系统的稳定综合运行。

测试结果表明,在运行过程中一氧化二氮(NO2,温室效应约为二氧化碳的300倍)和未燃烧的氨排放几乎为零,而且所有测试设备在运行期间和关闭后都没有氨泄漏。

在测试之前,IHI原动机、日本邮船、日本船厂、日本海事协会于4月11日在太田工场举行了测试设备检查和技术审查会议。

负责拖船改装的京滨Dock和该船运营管理公司新日本海洋也参与了设备检查,以确认船舶建造和运营所涉及的技术。

随着此次测试的顺利完成,该发动机还将进行进一步的陆上测试,以通过进一步提高混烧比例来最大限度地减少温室气体排放。

最终,发动机计划于2024年6月安装在氨燃料拖船上。

据了解,在这一氨燃料拖船的开发运营项目中,日本邮船将负责船舶设计、设备布局和安装、以及监管合规性工作,IHI原动机负责开发氨燃料四冲程发动机,而日本船级社负责船舶安全性评估。

未来这艘拖船还将使用生物燃料等作为引燃燃料,以达成温室气体零排放。

动力先行,日本船企合作加速推进开发氨燃料发动机

发动机作为船舶动力核心装备,其发展将直接关乎氨燃料作为船舶燃料的应用与发展。

据了解,德国船机巨头曼恩能源方案公司(MAN Energy Solutions)预计将于2024年前在大型远洋船舶上实现商业化应用,随后公司还将推出改造方案,使现役船舶在2025年前可以使用氨燃料发动机。

另一家船机巨头瓦锡兰早在2017年便已完成了70%氨混合燃料发动机的测试,当时便提出目标2023年推出100%使用氨燃料的发动机。

2022年,瓦锡兰全新开始开发Wartsila 25中速四冲程发动机,这款发动机预计将成为瓦锡兰首款使用氨燃料运行的发动机。

2021年,中国船舶集团旗下低速机制造商WinGD对外宣布了其甲醇和氨燃料发动机开发时间表。

其发动机产品将分别从2024年和2025年起能够使用氨燃料。

在日本国内,氨燃料船舶发动机也在加速推进开发。

三井E&S控股正在从事氨动力发动机开发,今治造船将从三井E&S控股采购。

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日本发动机公司(J-ENG)日前与赤坂柴油机(Akasaka Diesels Limited)签署了一份技术协议,以推动开发和普及下一代燃料发动机。

作为UE发动机的授权许可方,J-ENG公司已经获得了资助,正在开发氨燃料发动机和氢燃料发动机。

日前,该公司已经开始进行“零排放燃料”氨燃料共燃运行,这在全球尚属首次。

就在近期,由日本4家船企合作研发的世界首台四冲程氨燃料发动机启动陆上实验,成功完成混烧比例80%的燃料氨稳定燃烧。

这台用于氨燃料拖船主机的280毫米缸径四冲程氨燃料发动机由IHI原动机研制,该发动机计划于2024年6月安装在氨燃料拖船上。

另外,四家合作伙伴还将共同开发一种250毫米缸径的发动机,用于远洋船舶的辅机,用于安装在一艘氨燃料氨气运输船上。

在氨燃料氨气运输船的开发运营项目中,日本邮船负责船舶设计和监管合规性工作,日本发动机负责开发氨燃料二冲程发动机(主机),IHI原动机负责开发氨燃料四冲程发动机(辅机),日本造船负责船体开发并探讨船舶建造方法,日本船级社负责氨动力氨气运输船的安全性评估。

新船将在2026财年完工交付,主发动机实现混烧比例95%,为发电机提供动力的辅机中燃料氨混烧比例至少为80%。

以此次测试的成功为开端,合作伙伴将继续努力,强化日本海事集群的国际竞争力,目标是建造世界上第一艘氨燃料船舶,实现安全航行,并为国际规范标准的发展做出贡献。

欲率先制定规则,氨燃料船舶将左右日本造船业的沉浮

氨气在燃烧时不排放二氧化碳,因此成为了理想的船用零碳燃料。

作为一种稳定、清洁的能源,氨气有望在将来得到广泛的应用。

相比氢燃料,氨气在零下33度即可液化。

燃烧时的热量比重油低,但比氢气高,燃料罐的容量也只有重油的2.5倍。

据国际能源署(IEA)预测,按不同种类来看,2050年的船舶燃料中氨燃料的占比将达到46%,远远高于2030年的8%。

同时也超过氢燃料16%。

今治造船将开发既能确保装货空间又能抑制气化的氨罐。

停靠港的氨燃料补给设备的建设将由合作方伊藤忠商事负责。

将建设能够及时补给的基地,争取实现氨燃料储罐的小型化。

氨燃料储罐需要很强的密封性,因此氨燃料船的建造成本估计比重油燃料船高出3成以上。

尽管如此,货主和海运企业仍十分重视运输时的碳减排效果,今治造船认为需求很大。

日本各家海运企业也开始关注氨燃料船的动向。

商船三井将比原计划提前两年,从2028年开始引进氨燃料船,并在2035年之前投入9000亿日元资金,引进110艘使用氨等新一代燃料的船舶。

商船三井董事田中利明充满期待地表示,预计2025年开发成功氨燃料发动机,使用氨燃料发动机的船舶将于2027~2028年问世。

此外,日本邮船曾我贵也专务执行董事表示,氨燃料船的开发速度比预想的要快,有可能比最初计划的2034年更早引进,并对最早于2029年度导入使用氨燃料的汽车运输船表现出积极态度。

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4月14日,日本商船三井、常石造船和三井E&S造船共同研发的氨动力远洋液化气运输船设计获得了日本船级社(NK)和英国劳氏船级社(LR)的原则性批准(AiP),这也是是世界上首次由NK和LR同时授予的AiP。

除了船东和货主,日本船企的压力似乎更大。

日本的造船业曾经领先全球,而如今陷入困境。

据英国IHS Markit统计,日本的全球份额在1984年占到约53%,达到顶峰,1990年代降至不到5成。

后来无法抵抗中国和韩国的价格攻势,目前已经不足1成。

由于日本船企被赶超,三井E&S控股事实上退出了日本国内的商船建造业务。

日本造船联合公司(JMU)也决定在京都的舞鹤事务所退出新船建造业务。

不过,在氨燃料船舶领域,中国船舶集团及韩国三大造船巨头等也在着手开发。

日本的新一代燃料船也未必不会重蹈过去的覆辙。

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今年1月,日本商船三井和三井物产联合设计的大型氨动力散货船已经获得了日本船级社颁发的原则性批准(AIP)。

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今年2月,日本三菱重工宣布,其子公司三菱造船和日本国际石油开发株式会社(Inpex)联合最完成了氨燃料加注船概念研究。

根据在这项联合研究中获得的知识和技术,三菱造船将继续进行技术调查,并与有关的海事公司等合作,着眼于该船的商业化。

LNG是一种过渡燃料,因此为了实现零排放,开发下一代燃料的船舶同样至关重要。

JMU计划利用销售LNG动力船的现金来建立投资能力。

通过与今治造船的合资企业,JMU希望尽快开发氨燃料船舶。

日本最大的造船集团今治造船最早计划建造氨燃料船,在航运业领域脱碳进程加速的背景下,今治造船希望在从开发环保技术到制定规则等各个方面都抢在前面,以价格竞争力为武器,向掌握全球近8成份额的中韩船企企发起反攻。

据国际船舶网了解,今治造船力争在2026年建造用于运输铁矿石等的超过20万吨大型散货船。

由其子公司日日本船厂(Nihon Shipyard)开发,在今治造船的爱媛县西条工厂建造。

日本船厂力争在完成建造前获取订单。

因此,今治造船计划与欧美主要船级社合作率先制定规则,以掌握商业化的主导权。

包括与美国船级社(ABS)及挪威DNV等船级社合作,制定安全使用氨燃料的规则。

今治造船将与在制定大型船标准方面具有影响力的船级社合作,尽快制定技术标准,力争建立有利于获得订单的体制。

目前,在船舶的环保对策方面,LNG燃料和甲醇燃料船的使用正在扩大。

在这期间,中国船企逐渐普及LNG燃料船,集装箱船几乎已经全部采用LNG燃料船,新的集装箱船订单也越来越多的开始采用甲醇燃料,中国也确立了低价制造LNG储气罐的技术,日本企业难以在短期内扭转局势。

因此,在新一代燃料船的实用化上能否领先全球,将左右日本造船业的沉浮。

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