Использование низкоуглеродных и безуглеродных видов топлива на морских судах

Обновлено: 27.03.2024

Основным видом топлива, применяемого для работы судовых дизелей, является жидкое топливо. Топлива, применяемые в судовых дизельных установках, должны отвечать следующим требованиям: они должны иметь высокую теплоту сгорания, низкую стоимость, высокую температуру вспышки и способность к самовоспламенению, обеспечивать высокую экономичность двигателя на всех эксплуатационных режимах и легкий и надежный его запуск, полностью сгорать, исключая возможность образования нагаров и отложений на деталях камеры сгорания и интенсивный износ деталей цилиндро-поршневой группы.

В судовых ДЭУ (дизельная энергетическая установка) используются следующие группы топлив: дистиллятные (дизельные и газотурбинные), моторные и мазуты.

Для ВОД (высокооборотный двигатель) применяются легкие дистиллятные сорта топлив: дизельные топлива по ГОСТ 305-82 марок Л – летнее, З – зимнее, А – арктическое.

По содержанию серы дизельные топлива делят на два вида:

  • с массовой долей серы не более 0,2 %;
  • с массовой долей серы не более 0,5 %.

Для СОД и МОД применяются:

  • дизельные топлива по ГОСТ 4749-73 марок ДС и ДЛ;
  • моторные топлива по ГОСТ 1667-68 марок ДТ – обычной и высшей категории качества; и ДМ – только высшей категории качества;
  • газотурбинные топлива по ГОСТ 10433-75 марок ТГ – обычной категории качества и ТГВК – высшей категории качества.

Удельная низшая теплота сгорания применяемых топлив для судовых дизельных установок составляет:


Смазочные материалы, применяемые в ДЭУ (дизельная энергетическая установка), должны обладать следующим комплексом свойств:

  • антифрикционными свойствами, определяющими способность смазочных масел снижать затраты энергии на трение, возможность подачи по каналам систем смазки и трубопроводам;
  • противоизносными свойствами, характеризующими способность предупреждать изнашивание или снижать его скорость;
  • антинагарными свойствами, способностью противостоять изменению состава и свойств, не образовывать низкотемпературных и высокотемпературных отложений и нагаров;
  • защитными (антикоррозионными) и консервирующими свойствами.

В настоящее время все моторные масла согласно ГОСТ 17479-72 разделяются по своим эксплуатационным свойствам на шесть групп: А, Б, В, Г, Д и Е. Каждая марка масла имеет свое обозначение.

Масла группы «А» применяют в нефорсированных карбюраторных и дизельных двигателях. Каждая последующая группа масел используется в двигателях с большей степенью форсировки. В каждой группе, в свою очередь, масла разделяются по вязкости.


Для улучшения химических показателей масел в базовые масла вводятся различного рода присадки:

  • вязкостные , повышающие вязкость масел и улучшающие их вязкостно-температурные свойства;
  • депрессорные , понижающие температуру застывания масел;
  • моющие , не допускающие образования на деталях двигателей нагаров, лаковых отложений и осадков;
  • антиокислительные , повышающие стабильность масел при контакте с кислородом, содержащемся в воздухе;
  • противоизносные и противозадирные , улучшающие смазочные свойства масел и предохраняющие трущиеся детали от задиров;
  • противокоррозионные , снижающие агрессивность масел по отношению к металлам;
  • противопенные , предотвращающие вспенивание масла при циркуляции в системе;
  • антимикробные , предотвращающие размножение в маслах микроорганизмов: бактерий, дрожжевых и плесневых грибков;
  • многофункциональные , сочетающие в себе свойства нескольких типов присадок, и др.

Литература

Судовые энергетические установки. Дизельные и газотурбинные установки. Болдырев О.Н. [2003]

Основным топливом для судовых дизелей являются продукты перегонки нефти. Физико-химические свойства топлива характеризуют следующие показатели.

Элементарный состав топлива определяется химическим анализом и показывает, из каких элементов и в каком процентном содержании по массе состоит топливо. Жидкое топливо содержит (% ): углерод С = 84÷88, водород Н = 11÷14, кислород О = 0,005÷3, серу S = 0,01÷5.

Теплота сгорания топлива показывает, какое количество тепла (В ккал) выделяется при сгорании 1 кг топлива. Теплоту сгорания топлива определяют лабораторным путем или, приближенно, по данным элементарного состава. Различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива.

Высшая теплота сгорания топлива - это все количество тепла, которое выделяется при сгорании топлива.

Низшая теплота сгорания топлива это количество тепла, выделяющееся при сгорании топлива, за вычетом тепла, расходуемого на испарение воды, содержащейся в топливе. При расчетах экономичности и рабочих процессов дизелей пользуются низшей теплотой сгорания топлива, которая лежит в пределах дж/кг: (42,5÷44) 10 6 - для дизельных топлив; (41÷43)10 6 для моторных топлив; (40÷41,5) 10 6 для мазутов.

Плотность является косвенной характеристикой свойств топлива. Топливо с большой плотностью (тяжелое топливо) может содержать значительное количество трудносжигаемых остатков переработки нефти, плохо сгорает, оставляя в цилиндре большое количество кокса. Плотность топлива измеряют в г/см 3 при 20°C; она составляет: для дизельного топлива 0,84 - 0,90, для моторного 0,92 - 0,97, для мазутов - 0,95 - 1,01.

Фракционный состав определяется процентным содержанием фракций, выкипающих при определенной температуре, и характеризует однородность топлива. Повышенное содержание легких и тяжелых фракций ухудшает качество топлива. Значительное количество легких фракций в топливе сопровождается более резким повышением давления в цилиндре в начальный момент сгорания. Если в топливе содержится много тяжелых фракций, то процесс сгорания удлиняется и топливо догорает в период расширения газов, что приводит к неполному сгоранию и к повышению температурного режима двигателя. Топливо, используемое в дизелях, должно состоять из фракций, выкипающих при температуре 200÷350°C.

Цетановое число (ЦТ) характеризует период задержки воспламенения топлива и зависит от его фракционного состава. При малом ЦЧ период задержки воспламенения увеличивается. Это влечет за собой резкое нарастание давления в цилиндре при сгорании топлива и приводит к жесткой работе дизеля. Чем выше ЦЧ, тем быстрее воспламеняется топливо, тем равномернее нарастает давление в цилиндре и мягче работа дизеля. Цетановое число топлива для дизелей должно быть менее 40-50.

Вязкость характеризует качество распыливания и, следовательно, полноту сгорания топлива. От вязкости зависит также скорость протекания топлива в трубопроводах и работа топливной аппаратуры.

Вязкость измеряется в условных единицах вязкости (°ВУ) градусах Энглера или в единицах кинематической вязкости сантистоксах (сСт). Условная вязкость определяется отношением времени истечения из вискозиметра 200 см 3 топлива при заданной температуре ко времени истечения такого же количества воды при температуре 20°C. При слишком низкой вязкости топлива (ниже 1,1° ВУ) ухудшаются условия смазки плунжерных пар топливных насосов, что может привести к их заклиниванию.

Температура вспышки топлива это температура, при которой находящиеся над поверхностью топлива пары вспыхивают при поднесении огня. Температура вспышки характеризует пожарную безопасность топлива. При необходимости подогрева топлива максимальная температура подогрева должна быть на 15-20°C ниже температуры вспышки.

Температура самовоспламенения это температура, при которой топливо воспламеняется без постороннего источника огня. Для топлив, применяемых в дизелях, температура самовоспламенения при давлении 30 бар составляет 200-250°C.

Температура застывания это температура, при которой топливо теряет подвижность и его перекачка становится невозможной. При температуре застывания выше + 5÷ для подачи топлива к двигателю предусматривают подогрев топлива в танках.

Кислотность характеризует содержание в топливе кислот. Повышенная кислотность топлива оказывает влияние на износ топливной аппаратуры и увеличивает нагарообразование в цилиндрах дизеля. Кислотность (кислотное число) измеряется в мг КОН, потребного для нейтрализации содержащихся в топливе кислот. Кислотное число используемого в дизелях топлива не должно превышать 5 мг КОН на 100 мл топлива.

Коксуемость показывает содержание в топливе смолистых веществ, образующих при сгорании отложения кокса. Для дизельных топлив коксуемость не должна превышать 0,1%, для моторных - 3÷10%.

Зольность характеризует минеральный остаток, образующийся после сгорания топлива. Зола способствует износу трущихся деталей цилиндро- поршневой группы (ЦПГ) и приводит к засорению сопел форсунок дизелей. Предельное содержание золы составляет для дизельных топлив 0,02, для моторных 0,15%.

Содержание механических примесей в топливе приводит к повышенному износу деталей топливной аппаратуры и цилиндро-поршневой группы дизеля. Содержание механических примесей в дизельном топливе не допускается, в моторном топливе не должно превышать 0,2%.

Содержание воды в топливе снижает его теплоту сгорания и способствует коррозии. Содержание воды в дизельном топливе не допускается, в моторном топливе не более 1,5 %.

Содержание cepы в топливе приводит к вредному воздействию ее на детали двигателя. Химическое воздействие серы проявляется в виде газовой коррозии стенок камеры сгорания и кислотной коррозии газовыпускного тракта дизеля. У тронковых двигателей повышенное содержание серы в топливе вызывает увеличение скорости старения масла.

При использовании топлива с содержанием серы более 0,2% для быстроходных и свыше 0,5 % для тихоходных дизелей должна производиться специальная подготовка топлива, включающая введение в него специальных присадок. Сорт топлива (табл. 1) для каждого дизеля указывается в инструкции завода-изготовителя или устанавливается службой судового хозяйства (ССХ) пароходства.

Использование для судовых дизелей моторного и нефтяного топлив или соответствующих им топлив иностранных марок допускается при наличии системы подготовки топлива, включающей подогрев, отстой, фильтрацию, сепарацию, с введением в топливо специальных многофункциональных присадок. В этом случае для обеспечения безотказного пуска и работы на переменных режимах дизель оборудуется дополнительной системой легкого дизельного топлива. При использовании тяжелого топлива цилиндры смазываются специальными цилиндровыми маслами, обладающими высокими моющими свойствами.

Сжиженный природный газ (СПГ), считавшийся наиболее оптимальной альтернативой для соответствия экологическим требованиям к судовому топливу, воспринимается уже лишь как промежуточное решение. О том, какой век отведен СПГ и что придет на его замену, дискутировали участники организованной «ПортНьюс» V конференции «СПГ-флот, СПГ-бункеровка и другие альтернативы».

Сжиженный природный газ (СПГ) соответствует всем имеющимся на сегодняшний день требованиям к судовому топливу, предъявляемым Международной морской организацией (ИМО, IMO).

По прогнозам, представленным в ходе конференции генеральным директором ПАО «Совкомфлот» Игорем Тонковидовым со ссылкой на исследования MSI и DNV, спрос на СПГ в качестве судового топлива будет расти до 2035-2040 годов, после чего стабилизируется и будет сохраняться примерно на одном уровне как минимум до 2050 года, при одновременном росте потребления низкоуглеродных видов топлива и снижении потребления нефтепродуктов. Поэтому « Совкомфлот », одна из крупнейших танкерных компаний мира, сделала ставку на использование СПГ в качестве основного топлива для своих новых судов. В составе флота СКФ в настоящее время шесть танкеров типоразмера Aframax на СПГ-топливе, еще пять зеленых танкеров строятся (поставка в 2022-2023 годах). По данным « Совкомфлот а», использование СПГ-топлива позволило с начала 2021 года сократить выбросы CO2 с зеленых танкеров компании на 18,5% по сравнению с аналогичными судами на традиционном жидком топливе.

«Cпрос на СПГ в качестве судового топлива будет расти до 2035-2040 годов»

Глава « Совкомфлот а» отметил, что СПГ останется оптимальным видом топлива на соответствие требованиям ИМО в среднесрочной перспективе. По его мнению, аммиак, водород и «зеленый» метанол смогут полноценно конкурировать с СПГ не ранее чем через 4-8 лет.

Тот факт, что СПГ на сегодняшний день рассматривается в качестве наиболее оптимального вида альтернативного топлива, подтверждается статистикой заказов новых судов судовладельцами по всему миру. Так, с 2019 года по 2021 год доля судов-новостроев, предусматривающих использование СПГ-топлива, выросла в 2,2 раза – с 2,73% до 6,1%.

«В настоящее время СПГ – самое чистое доступное топливо, - прокомментировала в ходе конференции представитель компании GTT Наталья Зубенко. - Аммиак не достигнет целей до 2040 года из-за отсутствия достаточного количества «зеленого» водорода» . По мнению эксперта, двигатель на аммиаке будет недоступен до конца 2020-х годов.

Тем не менее, некоторые судоходные компании, такие как Maersk, уже громогласно заявляют о том, что они намерены «перепрыгнуть» стадию СПГ и сразу же ворваться в светлое безуглеродное будущее. Впрочем, ситуация при более пристальном рассмотрении не выглядит столь однозначной. Та же Maersk заявляет об использовании метанола как более экологичного топлива, хотя это вызывает вопросы у специалистов.

Как рассказал в ходе конференции генеральный директор «Морского инженерного бюро» Александр Егоров, прорабатывающий проблематику использования метанола на судах река-море плавания, ИМО в своих правилах не учитывает выбросы CO2 при производстве того или иного вида топлива. «Если для производства метанола использовать синтез газа как наиболее доступную технологию, то присутствует достаточно большой выброс CO2», - отметил эксперт со ссылкой на исследование классификационного общества DNV GL. Если же речь идет о «зеленом» метаноле, то в этом случае выброс CO2 на этапе производства будет значительно ниже, но сравним с выбросами при производстве даже «незеленого» СПГ. В то же время, статистики по выбросам CO2 при использовании «зеленого» метанола пока нет ввиду отсутствия соответствующей практики.

Сам по себе метанол, имея неоспоримые преимущества, такие как достаточно низкая токсичность в воде, дешевизна, низкий углеродный след от производства в случае «зеленого метанола», все же имеет и существенные недостатки. Так, метанол обладает более низкой теплотворной способностью, чем СПГ, соответственно его необходимо больше, а потому хранение метанола на борту приводит к потере грузоподъемности судна. Метанол, как и СПГ, нуждается в установке взрывозащиты и, кроме того, является сильным ядом. «Помимо этого, у метанола высокая испаряемость, он может создавать паровые пробки в системе подачи топлива, ухудшает смазку плунжерных пар и, естественно, увеличивает электрокоррозионную активность, что исключает применение некоторых видов металлов и материалов при изготовлении двигателей» , - рассказал Александр Егоров.

По факту, в мире пока существуют лишь малооборотные двухтопливные двигатели на метаноле, использующие дизельное топливо (в объеме 20% от общего использования) в качестве запального. При этом ведущие производители говорят о возможности производства среднеоборотных двигателей при наличии твердых контрактов.

Говоря о тенденциях, глава инженерного бюро заключил, что «в настоящее время производители смотрят в основном в сторону водорода и аммиака ».

«В настоящее время производители смотрят в основном в сторону водорода и аммиака»

По мнению Игоря Тонковидова, «био» СПГ способен обеспечить более существенное снижение выбросов CO2, чем «зеленый» метанол, особенно если речь идет о единственном существующем на сегодняшний день виде метанольных двигателей – с использованием дизельного топлива в качестве запального.

В настоящее время ИМО рассматривает несколько предложений по углеродному регулированию, наиболее сбалансированным из которых, по мнению главы « Совкомфлот а», является предложение Международной палаты судоходства о формировании фонда для финансирования исследований технологий разработки и использования низкоуглеродных видов судового топлива.

«Внедрение технологий использования новых видов топлива потребует от судовладельцев дополнительных капитальных затрат, что, в свою очередь, приведет к росту себестоимости перевозок» , – отметил Игорь Тонковидов.

Стабильность топлива — это его способность сохранять первоначальные свойства в условиях хранения, транспортировки и использования, противостоять образованию осадков, шламоотделению и расслаиванию.

Совместимость топлив — это сохранение стабильности смеси при смешивании компонентов, способность не расслаиваться, не выпадать в осадок. Несовместимость проявляется при смешивании остаточных топлив с парафиновыми дистиллатами.

Для повышения стабильности и улучшения совместимости топлив используются различные химические препараты (присадки). Вот некоторые из них:

  • Химический препарат (топливная присадка) фирмы «MALFLEET» «DISPERSANT FUEL OIL» - стабилизирует смешанные топлива, уменьшает отложения.
  • Химический препарат (топливная присадка) фирмы «DREW AMEROID MARINE»:
    • FOT — стабилизирует и рассеивает отстой в танке, препятствует образованию осадка;
    • BUNKERSOL-D — уменьшает проблемы, возникающие при смешении топлив;
    • AMERGY 222 — поддерживает однородность смеси топлива.
    • Не следует смешивать топлива разных бункеровок, они могут оказаться несовместимыми.
    • Перед смешиванием топлив проверить компоненты на совместимость методом «пятна».
    • Избегать смешивания топлив в пропорции 50:50 или 40:60.

    Смесь нагревают до 60 °С, выдерживают при этой температуре в течение 15—20 минут и наносят каплю топлива на белую фильтровальную бумагу. Просохшее пятно сравнивают с эталонными пятнами.

    Нефтяные топлива подразделяются на пять групп, которые представлены двумя классами: дистиллатные топлива с вязкостью 2,5—14,0 мм 2 /с и тяжелые топлива с вязкостью 40—800 мм 2 /с.

    За рубежом качественные показатели морских топлив определяются спецификациями Международной Организации Стандартов (ISO) — ISO 8217, 1996, и Британского института стандартизации (BSI) - BSMA100, 1982.

    Зарубежными спецификациями предусматривается четыре сорта дистиллатных топлив. Топливо DX — высококачественный дистиллат, предназначается для использования в двигателях спасательных шлюпок и АДГ. Топливо DA — высококачественный дистиллат (Gas Oil или Marine Oil). Топливо DB — основной сорт дистиллатного топлива, применяемого в судовых дизелях. Оно имеет более темный цвет в сравнении с топливами DX и DA. Топливо DB именуют Marine Diesel Oil (MDO). Топливо DC также входит в группу MDO, но требует более эффективной топливоподготовки, включая и подогрев.

    Этот класс топлив подразделяется на две группы: промежуточные топлива вязкостью до 180 мм 2 /с и тяжелые остаточные топлива вязкостью более 180 мм 2 /с (котельные топлива и мазуты).

    В России к топливам первой группы, выпускаемым промышленностью, относятся: моторное топливо ДТ, флотские мазуты Ф-5 и Ф-12, топлива ДМ и технологические Э-4 и Э-5. Все они после подогрева и очистки могут быть использованы как в средне-, так и в малооборотных дизелях. Ко второй группе относятся топочные мазуты марок 40 и 40В.

    Международный стандарт ISO 8217 предусматривает 15 марок остаточных топлив от RMA до RML. Все топлива поделены на группы вязкости, предельные значения кинематической вязкости при 100 °С для которых указаны в маркировке. Например, топливо RMA10 — это судовое остаточное топливо вязкостью 10 сСт при 100 °С (40 сСт при 50 °С), качество А.

    Соотношение вязкости при 100 °С и 50 °С следующее:

    • 10 сСт при 100 °С - 40 сСт при 50 °С
    • 15 сСт при 100 °С — 80 сСт при 50 °С
    • 25 сСт при 100 °С — 180 сСт при 50 °С
    • 35 сСт при 100 °С - 390 сСт при 50 °С
    • 45 сСт при 100 °С — 585 сСт при 50 °С
    • 55 сСт при 100 °С — 810 сСт при 50 °С

    Топливоподготовка должна обеспечить содержание морской воды в топливе перед двигателем не более 0,5%, а механических примесей — 25—50 ppm. Способы топливоподготовки: отстаивание, сепарирование, фильтрование.

    Отстаивание топлива в отстойной цистерне быстрее и лучше происходит при температуре топлива в ней 50—55 °С, но не доходя до температуры вспышки на 15 °С.

    При сепарировании используются центробежные силы, на много порядков превышающие гравитационные силы при отстаивании. Поэтому и эффективность работы сепараторов значительно выше работы систем отстаивания.

    В сепараторы топливо поступает из отстойной цистерны, предварительно подогретое в самой цистерне и в подогревателях до температуры, обеспечивающей вязкость менее 40 сСт, но температура должна быть не выше 98 °С. Иначе вода может испариться, и нарушится водяной затвор сепаратора.

    Для поддержания равновесного положения между количеством воды, отбираемой из топлива (поступающей в гидравлический затвор), и уходящей из него, на выходе установлен гравитационный диск, который подбирают в зависимости от плотности топлива.

    Необходимость регулирования положения водяного затвора путем подбора гравитационного диска в новых моделях сепараторов полностью исключена. В них осуществлен контроль за выходящим из сепаратора топливом, и при появлении в нем воды в количестве более 0,2% автоматически увеличивается проходное сечение клапана, а также уменьшается сопротивление на выходе воды из барабана. Расход воды из сепаратора возрастает, граница раздела смещается к стенке барабана, захват воды топливом прекращается, и клапан приходит в исходное положение.

    Плотность современных топлив достигает величин 990— 1000 кг/м 3 и более. Плотность пресной воды при 20 °С составляет 1000 кг/м 3 , плотность морской воды — 1000—1013 кг/м 3 . Опыт свидетельствует о том, что при сепарации вода активно отделяется от топлива, если разность между плотностями воды и топлива достигает значения 30 кг/м 3 . Этот необходимый минимум обеспечивается для всех топлив, плотность которых лежит ниже 991 кг/м 3 . Таким образом, плотность 991 кг/м 3 — это верхний предел плотности топлива, при котором еще возможно отделение пресной воды. Сепарация морской воды возможна и от более тяжелых топлив.

    При работе на тяжелых остаточных топливах сепарацию рекомендуется проводить в следующем режиме: два параллельно работающих на малой производительности пурификатора с последовательно включенным кларификатором.

    Гомогенизация увеличивает производительность МОД на 1—2%, а СОД — на 3—4%. При использовании водотопливных эмульсий температура в камере сгорания понижается, что приводит к уменьшению образования сажи и окислов азота. Однако гомогенизация приводит к увеличению износов топливной аппаратуры и деталей ЦПГ, так как большая часть механических абразивных включений в топливе остается и лишь дробится до 3—5 мкм. Механические примеси таких размеров при сепарации не удаляются. Чтобы этого избежать, рекомендуется включать гомогенизатор после сепаратора, который очищает топливо от механических примесей и воды.

    Для снижения эмиссии С и NOx в топливо перед гомогенизатором добавляют пресную воду в количестве 6—15%. Гомогенизаторы используют также в качестве смесителей при введении в топливо присадок.

    Поставщик присадок всегда дает информацию о присадке: с какой целью она применяется, каким образом вводится в топливо и в каком количестве. Как правило, об этом же имеется информация судовладельца.

    Предлагаемая ниже информация о присадках позволит механику лучше ориентироваться в вопросах применения присадок.

    • Для улучшения прокачиваемости топлива могут использоваться депрессорные присадки марки Парадин, А504Х и др. в количестве 0,5% массы топлива.
    • Для обеспечения стабильности топлива и уменьшения отложений используют антиокислительные и диспергирующие присадки.
    • Для предотвращения образования осадков и устранения несовместимости топлив используют стабилизаторы-диспергенты.
    • Для предотвращения сернисто-ванадиевой коррозии выпускных клапанов, лопаток газовых турбин применят присадки на основе соединений магния и алюминия.

    Хорошо зарекомендовали себя присадки Vecom FOT-NW, FOT-D-II, FOT-D-IV, Bunkersol-D, Perolin 622-DE и др.

    В целях снижения явления прогорания клапанов, а также для увеличения моторесурса в топливо вводят следующие присадки: Vecom FOT-SA, FOT-DA, Mark-IV, Perolin 687-SD, Amergize 2.

    В частности, в отчете классификационного общества DNV GL рассматривается использование топливных элементов, газовой и паровой турбин вместе с электроприводными системами, что может быть эффективным только в сочетании с более экологичным видом топлива.

    Использование топливных элементов на судах в настоящий момент находится в разработке, однако пройдет немало времени до тех пор, пока они смогут заменить основные двигатели. Концепты в данном направлении существуют уже сейчас, например, паром от VINCI Energies. Такое судно имеет длину 35 м. Оно будет способно держать заряд энергии, полученной от возобновляемых источников, в течение 4-х часов. На сайте компании сказано, что такое судно будет эксплуатироваться между французским островом Уэссан и континентом, начиная с 2020 года.

    Также в качестве инновационных технологий рассматривается использование аккумуляторов и энергии ветра.


    Системы аккумуляторных батарей уже применяются в судоходстве, однако использование технологии для морских судов ограничено в связи с низкой эффективностью.

    Наконец, использование энергии ветра, хотя и не является новинкой, должно еще доказать свою экономическую привлекательность в современном судостроении.

    Напоминаем, что с 1-го января 2020 года содержание серы (SOx) в топливе не должно содержать более 0,5%, а выбросы парниковых газов должны быть сокращены на 50% к 2050 году, согласно последнему решению Международной морской организации (ИМО).

    Альтернативные виды топлива

    Среди альтернативных видов топлива в настоящее время рассматриваются: сжиженный природный газ (СПГ), сжиженный углеводородный газ (СУГ), метанол, биотопливо и водород.



    ИМО в настоящий момент разрабатывает кодекс безопасности (IGF Code) для судов, использующих газ или другие экологичные виды топлива. Продолжается работа в области использования метанола и топлив с низкой температурой воспламенения.

    Для других видов топлива IGF Code пока не разрабатывается, что судовладельцам необходимо принять во внимание.

    Воздействие на окружающую среду

    По данным DNV GL, при использовании СПГ выделяется меньше всего парниковых газов (основными парниковыми газами являются водяной пар, углекислый газ, метан и озон). Однако несгоревший метан, являющийся основной составляющей СПГ, создает выбросы с 20 раз более мощным парниковым эффектом, чем углекислый газ (CO2 - двуокись углерода).

    Тем не менее, по заверениям производителей двухтопливных двигателей, объем несгоревшего метана в современном оборудовании не столь велик, и использование их дает снижение парниковых газов в судоходстве на 10-20%.

    Углеродный след (количество парниковых газов, причиной которых стали деятельность организаций, действия по транспортировке грузов) от использования метанола или водорода значительно больше, чем при использовании тяжелого топлива (HFO) и морского газойля (MGO).

    Самым экологичным видом топлива является водород, производимый из возобновляемой энергии. Жидкий водород может быть использован будущем. Однако у него достаточно низкий показатель объемной энергетической плотности, что приводит к необходимости создания больших мест хранения.

    Что касается выбросов азота, для соответствия стандарту Tier III двигатели внутреннего сгорания с циклом Отто, работающие на СПГ или водороде, не нуждаются в оборудовании для очистки выхлопных газов. В большинстве случаев для удовлетворения стандарту не подходят двухтопливные двигатели, работающие по дизельному циклу.



    Уровень выбросов азота при использовании разных видов топлива. Источник: DNV GL

    Цены на топливо

    Цена внедрения не является главным критерием при выборе той или иной технологии, а вот цена на топливо, как раз, является. Она зависит от нескольких факторов, включая тяжело предсказуемые.

    По данным источников, самая низкая цена в период с 2005 по 2015/2016 годы наблюдается на HFO. С ней может конкурировать лишь СПГ и СУГ. Цена на метанол, производимый из натурального газавыше, чем на СПГ. Биотопливо производится из биомассы и традиционно дороже нефти марки Brent. Эти виды топлива в будущем, скорее всего, смогут конкурировать с MGO.



    Качественный разброс цен на возможное судовое топливо. Источник: DNV GL, IEA

    Водород здесь не рассматривается, поскольку он намного дороже остальных видов топлива. Он совершенно не конкурентоспособен на рынке по цене. Шанс у него появится только при значительных субсидиях или высоких налогах на обычное топливо.

    Производство топлива

    Говоря о производстве топлива, стоит отметить, что для всех видов топлива, кроме СПГ, потребуются значительные инвестиции в случае принятия решения о массовом использовании того или иного вида. Производство СПГ гораздо выше потребности мирового флота в топливе, поэтому переход на него возможен уже сегодня.

    Выводы

    Экологические проблемы и растущие цены на топливо ведут к необходимости поиска новых решений для судоходства. Альтернатив не так много. При этом законодательство уже определилось с условиями использования СПГ, за ним следуют метанол и биотопливо.

    Для того, чтобы соответствовать требованиям ИМО к 2050 году, необходимо будет не только перевести флот на иной, более экологичный вид топлива, но и разработать новые технологии для снижения выбросов парниковых газов в атмосферу с судов.

    Одной из наиболее перспективных технологий является использование топливных элементов, но пока она находится лишь на стадии зарождения.

    Автор статьи

    Куприянов Денис Юрьевич

    Куприянов Денис Юрьевич

    Юрист частного права

    Страница автора

    Читайте также: