Спг как топливо для морских судов

Обновлено: 01.05.2024

В мире только 117 судов используют сжиженный природный газ в виде топлива, примерно две трети из них задействованы в Европе.

По мнению экспертов DNV GL, развитие рынка бункеровки, то есть заправки морских и речных судов сжиженным природным газом, столкнулось с серьезными трудностями. Классификационное общество изменило свой прогноз 2012 года, в котором предполагалось, что к 2020 году количество судов, использующих СПГ в качестве топлива, достигнет 1000. Эта цифра была пересмотрена в сторону серьезного снижения – до 400-600. Одной из главных причин такого развития ситуации, по мнению DNV GL, стало медленное создание бункеровочной инфраструктуры.

В 2011 году вступило в силу решение International Maritime Organization (IMO) о запрете использования и транспортировки тяжелого жидкого топлива в водах Антарктики. К 2020 году Евросоюз планирует создать систему бункеровки СПГ как в морских портах, так и на внутренних водных путях. Сейчас активное создание мощностей для бункеровки сжиженным природным газом идет в крупнейших мировых портах Роттердама и Сингапура. Китай стал лидером по применению СПГ в качестве топлива на речном транспорте. Однако именно в последние годы индустрия морского транспорта столкнулась с серьезным кризисом сокращения объемов грузоперевозок.

Несмотря на жесткие ограничения экологического законодательства в отношении выбросов, судовладельцы предпочитают использовать на уже существующих судах экологичные сорта традиционных топлив, чем строить новый флот, ходящий на СПГ.

IMO подтвердила, что в 2020 году вводятся ограничения выбросов серы на морском транспорте в глобальном масштабе. Однако на фоне кризиса судовладельцам очень сложно оценить выгоды перехода на новый вид топлива.

Сегодня, по данным DNV GL, в мире только 117 судов используют сжиженный природный газ в виде топлива, примерно две трети из них задействованы в Европе. Есть информация о заказах на строительство еще 111 таких судов. 114 модернизированных судов могут использовать СПГ в качестве альтернативного топлива.

Надеждам экспертов на рост рынка в дальнейшем способствуют многочисленные проекты по созданию бункеровочной инфраструктуры. Согласно последним данным DNV GL, в мире насчитывается 60 точек, где суда могут быть заправлены СПГ, включая Сингапур, Ближний Восток, Карибский бассейн и Европу. Приняты решения о создании 28 таких объектов, еще 36 находятся на стадии обсуждения. Из десяти крупнейших портов мира девять либо уже предоставляют услуги по бункеровке СПГ, либо смогут ее обеспечить к 2020 году.

DNV GL

Образованная в результате слияния Det Norske Veritas и Germanischer Lloyd в 2013 году DNV GL со штаб-квартирой в Осло – международная сертификационная и классификационная компания. Она специализируется на оценке, консалтинге и менеджменте рисков. DNV GL выявляет и анализирует главные тренды развития нефтегазовой и морской индустрии, а также издает специальные регламенты, обеспечивающие безопасность реализации промышленных проектов в акваториях северных морей и других регионах с тяжелыми климатическими условиями, в том числе в Арктике.

Инфраструктура для СПГ-бункеровки

2017-й стал годом настоящего прорыва для бункеровочного рынка СПГ. Еще в начале года лишь одно судно – переоборудованный паром Seagas – могло предоставить подобные услуги. В 2018 году в мире будут работать уже по меньшей мере шесть судов-бункеровщиков. Total, Shell, Gas Natural Fenosa, ENN и Statoil объявили о планах создания новых судов для бункеровки. В ближайшем будущем такие проекты будут реализованы в Северной Европе, Мексиканском заливе (США), Сингапуре, Средиземном море и на Ближнем Востоке. Хорошие перспективы у СПГ в качестве топлива в Китае, Южной Корее и Японии: в этих странах на государственном уровне реализуются национальные стратегии по сокращению вредных выбросов.

Осенью концерн Shell установил в круизном терминале Роттердама Gate Terminal свое первое бункеровочное судно LNG Cardissa, рассчитанное на 6,5 тыс. м3 СПГ и предназначенное для заправки судов, приходящих в Нидерланды из портов Северо-Западной Европы. Строительство бункеровщика было профинансировано при поддержке Европейского союза и выполнено на южнокорейской верфи компании STX Offshore. По словам исполнительного вице-президента Shell Energy Стива Хила, СПГ в качестве топлива для морского транспорта сыграет важную роль в будущем энергетическом балансе. Компания собирается получать прибыль на всей цепочке создания стоимости в сегменте сжиженного природного газа.

Shell реализует или планирует еще несколько подобных проектов в бункеровочном бизнесе СПГ. Так, в соответствии с подписанным концерном в августе 2017 года контрактом на долгосрочный фрахт с компаниями Victrol NV и CFT еще одно неназванное судно на 3 тыс. м3 газа, согласно планам Shell, станет новым СПГ-бункеровщиком в порту Роттердама (так же, как и Cardissa), но будет предназначено для бункеровки во внутренних водах Нидерландов. Среди будущих потребителей СПГ Shell в порту Роттердама – владельцы контейнеровозов, круизер Carnival, владелец земснарядов Van der Kamp, а также оператор танкерного флота российский «Совкомфлот».

Другой проект концерна предполагает модификацию судна Coral Methane, построенного в 2009 году и предназначенного для перевозки 7551 м3 сжиженного газа вдоль побережья Норвегии, в бункеровщик СПГ.

Shell также подписал долгосрочное соглашение об аренде бункеровочной баржи на 4 тыс. м3 для заправки СПГ на восточном побережье Соединенных Штатов. Одной из возможностей этого проекта рассматривается рост спроса на бункеровку газом со стороны круизных линий. В частности, Shell Trading (US) Company заключила контракт с недавно созданной компанией Q-LNG Transport, LLC на долгосрочный фрахт ходящей под флагом США бункеровочной СПГ-баржи на 4 тыс. м3, способной заправлять СПГ круизные суда на юге восточного побережья Соединенных Штатов. В свою очередь, Q-LNG подписала контракт с VT Halter Marine, Inc. на строительство баржи. В проекте также принимает участие Wärtsilä, которая поставит широкий спектр оборудования. Кроме того, базирующаяся в Новом Орлеане Harvey Gulf International Marine построила и зафрахтовала первые суда, ходящие на СПГ, для поддержки операций Shell по добыче углеводородов в Мексиканском заливе США.

У Shell есть и другие проекты по развитию морской бункеровки сжиженным природным газом, в том числе совместное предприятие с Keppel Marine в Сингапуре, а также подписанное рамочное соглашение с Qatar Petroleum для развития бункеровочной инфраструктуры в стратегических портах Европы, на Ближнем Востоке и в Азии. Компания также планирует поставлять СПГ для первых в мире танкеров для перевозки нефти Aframax, работающих на сжиженном природном газе: соответствующие договоренности концерн подписал в этом году с российским «Совкомфлотом».

В апреле этого года Shell Western LNG B.V. и группа компаний «Совкомфлот» заключили соглашение о поставках с июня 2018 года газомоторного топлива на новые танкеры главного российского перевозчика нефти.

«Зеленые» «Афрамаксы» дедвейтом 114 тыс. тонн будут заняты перевозкой нефти и нефтепродуктов на Балтике и в других акваториях Северной Европы. Бункеровка СПГ будет выполняться Shell в Роттердаме у терминала Gate со специализированного бункеровщика. Концерн также обеспечит заправку СПГ на других пунктах заправки судов в акватории Балтийского моря.

Shell – не единственная компания, инвестирующая в морскую СПГ-бункеровку. В феврале 2017 года Gas4Sea (принадлежит Engie, NYK Line и Mitsubishi) и Fluxys получили первый в мире построенный с нуля на верфи Hanjin Heavy Industries & Construction (HHIC) бункеровщик сжиженным природным газом Engie Zeebrugge (рассчитан на 5 тыс. м3 СПГ). 14 июня 2017 года с него была произведена заправка сжиженным природным газом в бельгийском порту Зебрюгге сразу двух принадлежащих компании UECC сухогрузов, предназначенных для перевозки автомашин, – Auto Eco и Auto Energy. Теперь эти операции проводятся каждую неделю.

Второе судно – Coralius на 5,8 тыс. м3 – первый бункеровщик, построенный в Европе на верфи Royal Bodewes в Нидерландах. Он зафрахтован Skangas и выполняет поставки СПГ в Балтийском и Северном морях. Cardissa стала третьим построенным с нуля бункеровщиком, а четвертый проект реализуется в США, где бункеровочная СПГ-баржа Clean Jacksonville, построенная на Conrad Shipyards, будет установлена на терминале JAX LNG в Джексонвилле, Флорида, и будет снабжать СПГ двухтопливные контейнеровозы TOTE Maritime.

Самым первым судном, выполняющим с 2014 года бункеровку сжиженным природным газом в порту Стокгольма, стал переоборудованный паром Seagas. Это еще одно направление в развитии бункеровки СПГ, помимо строительства бункеровщиков с нуля. В начале этого года Seagas уже выполнил тысячную операцию. Главным клиентом переоборудованного судна стал паром Viking Grace.

Сегодняшний интерес к использованию газа в качестве топлива на морских судах инициирован всевозрастающими международными требованиям к выхлопным газам судовых двигателей по содержанию в них оксидов серы, азота и твердых частиц. В статье рассмотрены примеры проектных решений применения газомоторного топлива на самых новых судах - «сверхполном» танкере смешанного река-море плавания проекта RST27 и железнодорожном пароме для линии Усть-Луга – Балтийск проекта CNF19M.

Всего в мире на октябрь 2017 года было построено и заказано около 250 судов, работающих на сжиженном природном газе (что практически незаметно по сравнению с численностью мирового гражданского флота).

Поэтому тезис о наступлению новой эры в отношении судового топлива и судовых машин представляется несколько преувеличенным.

Наиболее жесткие ограничения установлены для Районов Контроля Выбросов (Emission Control Areas – ECA), к числу которых сейчас относят Балтийское и Северное моря, прибрежные воды США и Канады.

Газ действительно позволяет полностью исключить выброс окислов серы и твёрдых частиц, снизить на 90% выбросы окислов азота и уменьшить выбросы СО₂ на 30 процентов.

Однако альтернатива также существует – малосернистое топливо плюс скруббер или дизельное топливо. Кроме того, далеко не все суда и все время работают в ECA - выбор остается за судовладельцем.

Например, согласно MEPC.286(71) требования по выбросу NOx на уровне Tier III для Балтийского моря будут применяться к судам, построенным 1 января 2021 года или после этой даты. Скорее всего, часть новых судов успеют заложить раньше, что позволит более гибко подходить к решению вопроса соответствия международным требованиям.

Возможное применение газа на речном флоте может быть оправдано в будущем только экономическими критериями, так как ограниченная в силу естественных причин продолжительность эксплуатации судов (зима - лед) и так заметно увеличивает сроки окупаемости нового судостроения до предельных для бизнеса сроков (более 10-12 лет).

Например, на танкере проекта RST27 Морского Инженерного Бюро (см. рисунок 1, с 2012 года уже построено 40 таких танкеров – это самая большая постсоветская серия отечественных грузовых судов) предусмотрена главная энергетическая установка, состоящая из двух дизельных двигателей, работающих на 2 полноповоротные винторулевые колонки. В качестве топлива для работы главных двигателей используется тяжелое топливо IFO 380 вязкостью 380 сСт или дизельное топливо. Очевидно, что наиболее логичным решением в данной ситуации является замена дизелей марки 6L20 на сделанные на их базе двухтопливные (газ и жидкое топливо) 6L20DF. Такое решение позволит вести строительство новых судов серии без значительных изменений в проектах самих судов. Однако дизели 6L20DF обладают меньшей мощностью, чем двигатели 6L20 (И ЭТО ВЕРНО ДЛЯ ВСЕХ ТАКИХ ДИЗЕЛЕЙ – мощность их при одинаковых массо-габаритных размерах падает).

Природный газ может храниться на судах в двух видах: сжатом (компримированном) и сжиженном. Когда-то на советском речном транспорте широко применялся (перед войной и во время войны) бытовой газ – то есть пропан – бутан, однако сейчас использование такого аналога бензина на судах – не допускается.

Компримированный природный газ (КПГ) хранится и перевозится в сосудах под давлением без сжижения. Основное преимущество КПГ состоит в том, что для его транспортировки не требуются заводы по сжижению газа и его последующей газификации. Но несмотря на это, в настоящее время использование природного газа на судах в качестве топлива в компримированном виде не нашло широкого применения, так как эффективность перевозки газа в сжатом виде как минимум в 3 раза ниже, чем перевозка в сжиженном виде; требуемый объем емкостей для хранения КПГ на судне в 2,5 раза больше, чем для сжиженного; из-за высокого давления хранения (2025 МПа) КПГ масса емкостей также значительно больше.

Поэтому по соображениям увеличения автономности плавания судна и уменьшения веса емкостей для хранения газа, реально применяют именно сжиженный природный газ (СПГ).

Главная трудность при использовании СПГ на судах – сравнительно большое пространство, требуемое для криогенных емкостей. В сравнении с нефтяным топливом равное по энергетическому содержанию количество СПГ требует примерно в 1,9 раза большего объема. С учетом теплоизоляции емкости требуемый объем возрастает примерно в 2,3 раза. В случае установки емкостей для хранения СПГ внутри корпуса судна, требуемый объем может увеличиться в 4 раза.

На танкерах (а также железнодорожных паромах, где есть свободная от груза верхняя палуба, или, напротив, есть трюмные помещения без размещения груза) проблему объема емкостей для газового топлива удается решить размещением криогенных емкостей на грузовой палубе (в трюме парома), а вот на сухогрузных судах и судах вспомогательного флота это возможно только за счет уменьшения размеров грузовых трюмов (или полезных подпалубных объемов). Это действительно реальная проблема, так как в силу дефицита доступного объема автономность судов – газоходов (НЕ ГАЗОВОЗОВ, которые сами работают на том грузе, которые и перевозят), как правило, не превышает 10 суток.

Рисунок 1. Общий вид танкера-газохода смешанного плавания проекта RST27

Возможные варианты емкостей – это либо специальные судовые криогенные емкости либо контейнер-криогенные емкости в размерах стандартного 40-футового контейнера.

Варианты заправки судовых емкостей - с автопоездов-газовозов, с судна-бункеровщика, с портовой бункер-станции. Например, для железнодорожного парома проекта CNF19M общий объем газовых цистерн примерно 1500 куб. метров, бункеровка предполагается либо с применением автомобилей (одновременно четыре грузовика с подачей примерно 200 куб. метров в час) или судна-бункеровщика (до 1000 куб. метров в час).

Использование контейнер-криогенных емкостей позволит производить доставку СПГ на судно с помощью железнодорожного или автомобильного транспорта без выполнения бункеровочных операций классического типа. Потребуется лишь замена емкостей. При принятии решения об использовании контейнер-криогенных емкостей необходимо ясно понимать, что относительно небольшой полезный объем контейнер-криогенных емкостей потребует значительного их количества, например, для обеспечения автономности танкера проекта RST27 10 суток при работе на газе главных двигателей, котлов и дизель-генераторов необходимо 8 контейнеров; потребуется дополнительно предусмотреть на борту судна стационарные блоки испарителей и подогревателей газа с арматурой и трубопроводами, для контроля давления подачи газа к блокам газовых клапанов; для замены контейнеров в порту, должны быть предусмотрены соответствующие грузоподъемные средства.

Примеры всех решений по заправке газомоторным топливом в мировой практике уже есть, однако в применении к рассмотренным темам – танкер смешанного река-море плавания и аварийно – спасательное судно – именно отсутствие инфраструктуры бункеровки НЕ ПОЗВОЛИЛО реализовать функцию работы на газомоторном топливе.

Кроме того, на данный момент отсутствуют международные стандарты на судовое газовое топливо. Поэтому при эксплуатации таких судов следует учитывать, что расход газа будет зависеть от низшей теплоты сгорания СПГ, которая зависит от месторождения газа.

В свою очередь, отсутствие инфраструктуры на реке не позволило судовладельцам определить стоимость СПГ как топлива. Для примера, еще 3-4 года назад были озвучены соотношения цен СПГ/дизельное топливо примерно как 0,50, а сегодня оценки уже 0,70. Понятно, что при удельной цене на мазут примерно 0,60 (предположим для мазута с уменьшенным содержанием серы в будущем 0,80) и при увеличении строительной стоимости судна – газохода по сравнению с аналогом, работающим на тяжелом топливе, на 10-15% экономического смысла в строительстве, например, танкеров смешанного река-море плавания – газоходов – не будет. Таким образом, требуется «расшитие» проблем инфраструктуры бункеровки газомоторным топливом, например, на внутренних водных путях – или речные/река-море суда будут и в будущем работать на мазуте и дизельном топливе.

Новый концепт железнодорожного парома для Балтики проекта CNF19M (см. рисунки 2 и 3) – это судно-газоход c арктической ледовой категорией Arc4, с грузовой палубой, обеспечивающей размещение 80 железнодорожных вагонов в одной плоскости без применения грузовых лифтов.

Технической особенностью разработанного проекта парома нового поколения, является соответствие самым современным требованиям по безопасности, включая требования по экологической безопасности – он работает на СПГ.

Это современное, безопасное и экономичное судно, которое позволит совершать 135 круговых рейсов в год, перевозить 8910 вагонов в год или 534 600 тонн груза. Продолжительность рейса при условии бункеровки во время грузовых операций – 2,7 суток.

При десятисуточной автономности для этого судна требуется примерно 1500 кубических метров газа, т.е. полная бункеровка предполагается один раз в три круговых рейса или частичная – при каждом заходе в Балтийск (Усть-Лугу).

В концепт заложены варианты заправки с автопоездов-газовозов и с судна-бункеровщика.

В связи с этим в ближайшее время мы надеемся увидеть вполне реальный переход от дебатов и идей к практическим действиям, в том числе новым судам, работающим на газомоторном топливе, стационарным станциям для заправки судов СПГ (порт Высоцк), суда для бункеровки других судов СПГ.

Рисунок 2. Общий вид парома проекта CNF19M

Рисунок 3. Общее расположение железнодорожного парома - газохода проекта CNF19M

Сжиженный газ все чаще используется в качестве топлива для судов, число которых постоянно увеличивается. Динамика роста, конечно, слишком незначительная, но новые экологические требования могут ускорить этот процесс.

Сейчас эксплуатируется уже около 190 единиц, причем еще около 140 относятся к категории LNG ready, то есть изначально они спроектированы с возможностью быстрого переоборудования для работы на сжиженном газе. По данным Международной морской организации (IMO) на апрель 2021 года общемировой портфель заказов на суда с СПГ-топливом составляет более 139 единиц, 27 из которых были заказаны именно в этом году.

Разумеется, если посмотреть на общую численность пассажирского и грузового мирового флота (примерно 90 тысяч единиц), то число построенных и строящихся судов на СПГ-топливе кажется весьма незначительным. В отчете МЭА за 2015 год говорится о том, что суда заправляют мазутом в 80% случаев, остальное приходится на судовой дизель. Сжиженный газ на рынке топлива для судов — это капля в море. Впрочем, капля эта медленно, но постоянно растет, а в 2020 году появился неплохой стимул для более серьезного увеличения.

Речь идет о вступлении в силу с 1 января 2020 года новых правил IMO, обязывающих все суда снизить предел содержания серы в своем топливе с 3,5% до 0,5%.

Теперь использование высокосернистых топлив разрешается только судам, имеющим на борту системы очистки выхлопных газов — скрубберы. Владельцы и операторы других судов теперь обязаны использовать только низкосернистые судовые топлива либо их альтернативы. Нарушение правил благодаря инициативе IMO будет в разной степени караться штрафными санкциями: задержанием судов, а в некоторых юрисдикциях даже тюремным заключением для капитана. Некоторые порты мира ввели жесткие условия для судов (объем серы в топливе не должен превышать 0,5%), использующих традиционное топливо, еще до 1 января 2020 года. Портовые администрации Шанхая и Сингапура ввели такой запрет в 2019 году.

Неудивительно, что в таких условиях СПГ-топливо становится более привлекательным и выгодным. В мире пока что нет рабочей и уже опробованной на десятках эксплуатируемых судов альтернативы мазуту, дизелю и природному газу. Еще в феврале 2019 года в отчете, подготовленном Институтом транспорта при Немецком центре аэрокосмических исследований в Кельне и Техническим университетом Гамбурга, говорилось: «Единственной серьезной и достигшей рыночной зрелости альтернативой нефтепродуктам в качестве судового топлива является СПГ».

Главный козырь СПГ-топлива для судов — более высокая экологичность. Специалисты «Совкомфлота» (по состоянию на сентябрь 2020 года компания уже обладала 6 танкерами типа «Афрамакс» на СПГ-топливе) утверждают, что сжиженный газ позволяет снизить выбросы СО2 при работе такого судна на 26%, оксидов азота (NOx) — на 94%, сажи и оксидов серы (SOx) — на 100%.

Правда, Argus приводит более скромные цифры — СПГ-топливо выделяет на 10-20% меньше CO2.

СПГ вписывается в правила игры, которые IMO ввела с 1 января 2020 года. Более того, разлив сжиженного газа в случае аварии на судне менее опасен для окружающей среды в отличие от мазута или дизтоплива. СПГ в такой ситуации будет испаряться, а не разливаться по водной поверхности, отравляя органику.

Решение IMO о снижении максимально допустимого содержания серы в судовом топливе готовилось несколько лет, поэтому некоторые страны к моменту его принятия имели опыт постройки и использования судов на СПГ-топливе. Еще в феврале 2018 года Shell заключила с ПАО «Совкомфлот» долгосрочные тайм-чартерные соглашения по эксплуатации двух танкеров типоразмера Aframax с двухтопливными двигателями. «Проспект Гагарина» — первый из них. Также в 2018 году «Совкомфлот» подписал пакет соглашений с компанией «Роснефть» о размещении заказа на строительство серии из двух судов нового поколения на газомоторном топливе на судостроительном комплексе «Звезда». Почти через год, 12 апреля 2019 года, президент РФ Владимир Путин заявил о необходимости «побуждения судоходных компаний к использованию экологического топлива». В том же месяце ССК «Звезда» и «Совкомфлот» (к тому времени обладающий уже пятью танкерами на СПГ-топливе) заключили контракт на строительство пилотного судна-газовоза для проекта «Арктик СПГ-2».

В апреле этого года в НОВАТЭКе заявили, что займутся постройкой перегрузочных узлов СПГ в Мурманске и на Камчатке. Их цель — упростить логистику по доставке СПГ с «Арктик СПГ-2» (доставить СПГ на терминал с помощью ледокола, а оттуда выбирать топливо уже обычными судами). Очевидно, что такие терминалы (с объемом в 360 тыс. куб.) могут использоваться и как заправщики для судов на СПГ-топливе. 28 апреля в Total приняли решение приобрести 10% акций ООО «Арктическая Перевалка», дочки НОВАТЭКа, которая будет оператором этих терминалов.

В третьем-четвертом квартале 2021 года ожидается ввод в эксплуатацию первого в России СПГ-бункеровщика, который будет работать в составе флота «Газпром нефти». География его работы — порты Финского залива и Балтийского моря. Но в целом в России флот на СПГ-топливе, как и сопутствующая инфраструктура, находятся в зачаточном состоянии.

«Данное топливо является перспективным в рамках соблюдения экологических норм, которые в мире становятся все более жесткими. Арктический регион с точки зрения Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов является особым районом, где запрещен сброс любых отходов, кроме пищевых остатков и хозяйственно-бытовых вод. В Мировом океане, конечно, есть районы, где правила менее строгие, и сброс различных отходов разрешен и в 25, и даже в 3 милях от берега. Но в акваториях вроде Средиземного, Северного, Черного морей или Арктики это запрещено. СПГ-топливо в этом плане привлекательно тем, что не оставляет нефтесодержащих отходов, как после мазута или дизельного топлива.

Проблема в том, что создание судов, использующих такое топливо, — сложный процесс, требующий подготовки специальных кадров, производственных мощностей и многого другого. Переделать уже существующее судно технологически, может быть, и возможно. Известны случаи вставки в корпус дополнительных трюмов или замены целиком носовой части ледокола. Но это чрезвычайно сложно, дорого и долго. Если, конечно, появится специальная масштабная программа федерального уровня, тогда этим вопросом будут заниматься. Экономическая обоснованность использования СПГ-топлива должна тщательно анализироваться.

Пока что использовать такое топливо выгодно тем, кто его транспортирует как груз, — судам-газовозам.

Им в Арктике не нужны хранилища с мазутом, они заправляются тем, что и так уже перевозят. Это значительно упрощает логистику и снижает затраты. Что же касается использования СПГ-топлива другими типами судов, то пока сложно сказать, когда и в каком объеме они на него перейдут», — рассказал Начальник отдела судоходства ФГБУ «Администрация Севморпути» капитан дальнего плавания Андрей Новиков.

В Европе активно строят инфраструктуру для бункеровки СПГ и суда на этом топливе. В 2020 году стартовала реализация проекта Titan LNG (получит финансовую поддержку Евросоюза на сумму €11 млн), который займется постройкой трех бункеровочных понтонов в портах Зебрюгге, Роттердам и Любек. 28 декабря 2020 года Европейская комиссия подписала грантовое соглашение с Enagás и Портовым управлением Гибралтарского залива, которые займутся постройкой бункеровочного судна вместимостью 12 500 кв. м к 2023 году.

В 2020 году Европарламент предложил включить судоходство в водах стран ЕС в свою систему торговли выбросами СО2 (ETS). Очевидно, что в такой ситуации суда, использующие дизель и мазут, окажутся более уязвимы (придется платить за выбросы, превышающие допустимую норму), чем их конкуренты на СПГ-топливе.

В Германии уже одобрили пакет помощи в €1 млрд для дотаций на оснащение и переоборудование морских судов для использования СПГ в качестве топлива. Во Франции такая поддержка началась еще в 2019 году, когда правительство стало предлагать 30% надбавку на капиталовложения в корабли, работающие на СПГ, водороде или других более экологически чистых энергоносителях.

Некоторые азиатские страны также включаются в этот процесс. Японская Tsuneishi Shipbuilding разработала новую конструкцию сухогруза Kamsarmax, использующего СПГ в качестве топлива. Проект уже получил одобрение от международного классификационного общества Lloyd’s Register.

Китай является лидером по применению СПГ в качестве топлива на речном транспорте. Минфин КНР с 2016 года выдает субсидии для судов, работающих на СПГ-топливе. В том же году благодаря этой программе было переделано под новое топливо 99 речных судов. Китай намерен наращивать число такого транспорта, причем не только речного. В апреле этого года CNOOC подписала соглашение с China State Shipbuilding и Guangdong Shipping Group о поставке СПГ-топлива для 50 сухогрузов на сжиженном газе, которые китайские судоходные компании планируют построить в ближайшие годы.

Южная Корея — ведущий судостроитель в мире — не отстает от этого тренда. Еще в 2017 году корейский банк развития, металлургическая компания POSCO, правительство и ряд институтов заключили соглашение по разработке серийного производства СПГ судов, которых страна планирует создать не менее 140 единиц до 2025 года. Реализацией, очевидно, будет заниматься «Большая тройка» южнокорейских судостроителей.

В США интерес к судам на СПГ-топливе проявляют больше частные компании. К примеру, горнодобывающая Anglo American подписала десятилетний чартерный контракт на четыре судна на таком топливе. Суда на СПГ присутствуют и среди пассажирских перевозок. Carnival Cruise Line, Disney Cruise Line и Royal Caribbean International, базирующиеся в США, планируют начать эксплуатацию 8 круизных судов, работающих на СПГ, в 2025 году. Сейчас действует пока только 5 подобных крупных пассажирских судов.

Морской транспорт на СПГ-топливе хоть и вписывается в новые правила по экологии, все же имеет ряд недостатков, как правило, связанных с проблемой экономической целесообразности применения.

Цена на СПГ имеет высокую волатильность, поэтому крайне трудно прогнозировать, насколько выгодным (или не выгодным) такое судно окажется эксплуатации через месяц, год или 5 лет по сравнению с его аналогом на традиционном топливе;
Капитальные затраты для судов на СПГ более высоки, чем для судов на обычном топливе, что требует мер господдержки;
Судна на СПГ нуждаются в большом пространстве для криогенных емкостей. В сравнении с нефтяным топливом равное по энергетическому содержанию количество СПГ требует примерно в 1,9 раза большего объема, а если емкость хранения расположена внутри корпуса, то в 4 раза;
Есть вероятность утечки с испарением метана в атмосферу во время бункеровки судов, что лишает смысла всю экологичность СПГ-топлива.

В связи с этим многие транспортные компании сильно сомневаются, что мировой флот будет массово переходить на СПГ. Неисполнительный президент Clarkson Research Мартин Стопфорд недавно заявил, что переход с тяжелого нефтяного топлива на суда с нулевым уровнем выбросов может стоить отрасли более $3 трлн. По его словам, около $518 млрд придется потратить на модернизацию контейнерных судов, $509 млрд — на сухогрузы, $395 млрд — на газовозы и $357 млрд — на круизные суда. Еще $214 млрд потребуется для нефтяных танкеров, $319 млрд — для морских судов и более $900 млрд — для небольших судов, курсирующих в прибрежных водах.

В крупнейшей в мире судоходной группе Maersk считают, что решение IMO приведет к увеличению ежегодных расходов на топливо на $2 млрд, поскольку компании придется перейти с мазута на газойль, что означает увеличение расходов почти на 50%. Примечательно, что в Maersk рассматривают сценарий перехода на газойль и использование систем очистки выхлопных газов, а не массовый переход на СПГ-топливо.

Это значит, что гигантам вроде Maersk проще и дешевле пользоваться системами скрубберов, чем переделывать весь флот для использования СПГ-топлива.

Однако Южная Корея, США, Норвегия, Франция, Германия и другие не просто так тратят ресурсы на разработку и создание судов на СПГ-топливе. Вполне вероятно, что такой тип транспорта действительно будет экономически целесообразен, но лишь в специфических торговых операциях и в определенных точках планеты. Именно поэтому ведущие мировые судостроители спешат занять пока еще незаполненную нишу, поскольку спрос на суда с СПГ-топливом будет весьма ограниченным.

Россия пока в этой «гонке» заметно отстает. Число ее крупных судов на СПГ-топливе ограничивается неполным десятком «Совкомфлота», а заводы пока не имеют серьезного опыта и собственных разработок для серийного производства таких судов. В данный момент в РФ даже нет сертифицированных курсов для подготовки специалистов по обращению с СПГ-оборудованием. Есть курс на базе тренажера в Санкт-Петербурге, но даже в этом случае, чтобы получить сертификат, нужно ехать в Роттердам.

Стремление человека снизить выбросы парниковых газов (greenhouse gas – GHG), к которым в первую очередь относят двуокись углерода СО₂, а также возрастающие требования по ограничениям выбросов токсичных химических соединений СО, СН, NO_x, SO_x и твердых частиц (particulate matter – PM) в отработавших газах современных двигателей внутреннего сгорания обозначили актуальной инженерную задачу внедрения газомоторного топлива для перспективного морского транспорта.

Борис Воробьев, к.т.н., доцент МГУ им. адм. Г.И. Невельского

Сергей Затепякин, директор Дальневосточного морского тренажерного центра МГУ им. адм. Г.И. Невельского, советник государственной гражданской службы РФ 1-го класса

Андрей Надежкин, профессор МГУ им. адм. Г.И. Невельского, доктор технических наук

Виктория Рычкова, начальник управления научно-исследовательской и инновационной деятельности МГУ им. адм. Г.И. Невельского

Анатолий Соболенко, профессор МГУ им. адм. Г.И. Невельского, доктор технических наук

Сжиженный природный газ (СПГ, Liquefied natural gas – LNG) как энергоноситель для транспортных средств имеет целый ряд преимуществ, если его сравнивать с другими видами перспективного и уже применяемого на флоте альтернативного топлива, такого как сжиженный нефтяной газ (Liquefied petroleum gas – LPG), метанол (Methanol), биодизельное топливо (HVO Biofue, Hydrotreated Vegetable Oil), аммиак (Ammonia), водород (Hydrogen). СПГ дешевле нефтяного топлива, у него более высокая объемная теплота сгорания. Некоторые прогнозы определяют, что природный газ является наиболее надежным и самым чистым заменителем нефтяного топлива на предстоящие многие годы.

СПГ – топливо нарастающего доверия

Транспортный комплекс, работающий на газе, получит многие разрешительные преференции – транспортные морские средства не будут встречать ограничения по допуску в морские порты Мирового океана, включившиеся в программу сокращения парниковых выбросов. Предполагается, что система современных экологических сдерживателей позволит существенно снизить затраты на топливо в структуре затрат судовладельцев, обозначит возможность снижения ставок перевозок и повысить конкурентоспособность современного транспортного флота на фрахтовом рынке. В итоге, в соответствии с преобладающим сложившимся мнением, уменьшится загрязнение воздушной среды вредными выбросами и улучшится экологическая обстановка в портах.

В настоящее время в мире более 117 судов уже используют сжиженный природный газ в виде топлива, примерно две трети из них задействованы в Европе. Доверие к использованию СПГ-энергии на флоте нарастает так, что уже через считаные годы, согласно совместному докладу южнокорейского банка Korea Development Bank и агентства по содействию торговле и инвестициям Korea Trade-Investment Promotion Agency, опубликованному в конце апреля прошлого года, к 2025 году около 60,3% мирового портфеля заказов на строительство судов будет представлено СПГ судам. В докладе, который основывается на данных глобальной исследовательской фирмы по судоходству и судостроению Clarksons и британского классификационного общества Lloyd’s Register, прогнозируется, что к 2025 году в мире должны быть введены в эксплуатацию дополнительные 1962 морских судна различной специализации, использующих в качестве топлива СПГ.

Отечественный опыт судовых установок, работавших на сжиженном газе, датируется 1960-ми годами, когда в Каспийском морском пароходстве были разработаны и эксплуатировались первые газомоторные главные судовые энергетические установки. Тогда к практике использования природного газа в качестве судового топлива вынужденно прибегли при строительстве и эксплуатации судов-газовозов.

Дело в том, что природный газ транспортируется, как правило, в жидком виде. Его предварительно охлаждают на специальных заводах сжижения природного газа. Объем сжиженного газа, достигаемый при такой подготовке, становится в 85 раз меньше его объема при нормальных условиях. Однако уже на стадии перевозки в качестве груза, вследствие естественных теплопритоков, сжиженный газ нагревается и нуждается в охлаждении, чтобы сохранить транспортные характеристики груза. Самым простым способом охлаждения такого груза является использование известного физического свойства испаряемых жидкостей – естественное испарение.

По мере развития морской инженерной науки, потребности учесть новые так называемые вызовы человечеству идея использования природного газа на флоте вышла за пределы специализированного флота танкеров-газовозов и стала охватывать почти без исключения другие специализированные типы судов.

Представим этот ряд судов, работающих на СПГ, начиная с современных отечественных судов танкерного типа.

Время первых

Танкеры на СПГ. Судостроительная корпорация «Звезда» за короткий современный период заключила контракты на строительство танкеров для обслуживания отечественного сырьевого экспорта.

Первый российский нефтеналивной танкер, получивший название «Владимир Мономах», передан заказчику АО «Роснефтефлот» в декабре 2020 года. Нефтетанкер такого размера, в соответствии со стандартом «Афрамакс», впервые построен в России и возглавил серию подобных судов. Еще одной особенностью этого головного судна является его битопливная главная энергетическая установка, позволяющая работать кроме традиционного топлива и на СПГ.

Почти в тот же период, осенью 2020 года, на ССК «Звезда» приступили к резке стали для головного судна другой серии – танкера-газовоза СПГ ледового класса. Этот момент можно без преувеличения назвать историческим, поскольку здесь говорится не просто о построенном на новой отечественной верфи крупнотоннажном судне, а о первом отечественном танкере-газовозе. Строительство таких судов относится к наиболее технологически сложному процессу в мировом судостроении – с использованием грузовых помещений с мембранной системой хранения груза Mark 3.

Танкер-газовоз СПГ ледового класса ARC7 будет предназначен для перевозки сжиженного природного газа в суровых арктических климатических условиях. По понятным, показанным уже нами здесь причинам, основным топливом для этого судна будет сжиженный природный газ. Упомянутые танкеры-газовозы, портфель заказов на которые составляет 15 единиц, будут строиться в интересах ПАО «НОВАТЭК» для проекта «Арктик СПГ-2».

Конструкция судна-газовоза позволяет самостоятельно преодолевать лед толщиной более 2 м. Мощность силовой установки газовоза составляет 45 МВт. Длина судна – 300 м, ширина – 48,8 м, вместимость грузовых СПГ-танков – 172,6 тыс. м 3 . Данные суда отличаются повышенной экологической безопасностью.

Сейчас на танкерах-газовозах планируется устанавливать 2-топливные паровые турбины, способные работать как на судовом мазуте, так и на отпарном газе. Предельно допустимое значение показателя испарения в кипящем слое составляет порядка 0,15% в сутки от объема груза.

Контейнеровозы на СПГ. Контейнеровоз (3100 TEU контейнеровместимости) с силовой установкой на СПГ Isla Bella (IMO: 9680841) находится в совместной собственности TOTE и General Dynamics NASSCO. Это судно является первым из двух контейнеровозов класса Marlin и крупнейшим сухогрузом с силовой установкой на СПГ с малооборотным двигателем MAN ME-GI, работающем на двух видах топлива.

Как сообщает судовладелец, двигатели судна снизили выбросы окисей азота на 98%, окисей серы на 97% и углекислого газа на 72%, сделав это самым чистым экологическим проектом для такого размера судна. Судно обладает также системой обработки балластной воды, способно, когда необходимо, двигаться за счет сжигания и дизельного топлива. Второе судно этой серии, Perla del Caribe (IMO: 9680853), вступило в строй в 2016 г.

Круизное судно с силовой установкой на СПГ. Компания Carnival Corporation заказала четыре круизных судна с силовой установкой на СПГ, два из которых присоединятся к флоту AIDA Cruises. Строительство будет выполнено на судоверфях Meyer Werft и Fincantieri S.p.A. Поставка судна AIDAnova (IMO: 9781865), по нашим данным являющегося первым СПГ мировым пассажирским круизным лайнером, состоялась в 2018 году.

Круизный лайнер Carnival Cruise Line, названный Mardi Gras (IMO: 9837444), относящийся к классу Excellence (подкласса XL class), должен был быть построен в 2020 году, но из-за пандемии запущен в эксплуатацию в феврале 2021 года, получив регистрацию под флагом Панамы. М.м Mardi Gras рассчитан на 5282 пассажиров. Во многих отношениях это круизное судно – веха в истории как самой судоходной круизной компании, так и в истории судоходного регистра Панамы, где судовладелец зарегистрировал уже 20 круизных судов.

Перевалка бункера СПГ на борт Mardi Gras будет осуществляться с борта баржи-заправщика СПГ Q-LNG 4000, которому к моменту написания настоящего материала еще не присвоен номер IMO.

Паром Ro-Ro с силовой установкой на СПГ. Самый большой в мире паром Ro-Ro Searoad Mersey 2 (IMO: 9745794) с силовой установкой на СПГ заказан австралийским судовладельцем SeaRoad и построен на верфи Flensburger-Schiffbau-Gesellschaft (FSG) в Германии в 2016 г.

Судно имеет гибкие возможности перевозки груза и способно размещать контейнеры, включая рефрижераторные, трейлеры, автомобили и опасные грузы, а также домашний скот.

Судно обеспечения платформ с силовой установкой на СПГ. M/v Rem Eir (IMO: 9668647), крупнейшее в мире судно с силовой установкой на СПГ, было построено на верфи Kleven Vreft в 2014 году. Находится в собственности компании Remшy Shipping. Оно имеет длину 92,5 м, ширину 20 м и вместимость палубы 1080 м 2 .

Цементовоз с силовой установкой на СПГ. Судно-цементовоз Greenland (IMO: 9734264) с силовой установкой на СПГ построено на верфи Ferus Smit для компании Erik Thun AB в 2015 году и поставлено компании JT Cement.

Погрузочно-разгрузочное оборудование будет способно выгружать до 500 куб. м в час. При длине 109,65 м и ширине 14,99 м грузовая вместимость будет составлять около 7200 тонн.

Суда типа Кон-Ро с силовой установкой на СПГ. Суда типа Кон-Ро с силовой установкой на СПГ поступили в эксплуатацию в 2017 году. Проект судов класса Commitment представлен компанией Wartsila Ship Design совместно с Crowley – дочерней компанией Jensen Maritime. Они спроектированы для максимизации перевозки 53-футовых контейнеров шириной 102 дюйма, которые обладают наиболее высокой объемной вместимостью в сфере торговли. Суда имеют длину 219,5 м, ширину 32,3 м, осадку 10 м и приблизительный дедвейт 26 500 т. Грузовместимость примерно 2400 TEU с дополнительным пространством для почти 400 автомобилей в закрытом пространстве с погрузкой Ro-Ro. Главный и вспомогательные двигатели будут работать на экологически чистом СПГ. Эти новые суда названы El Coquн (IMO: 9721968) и Taнno (IMO: 9721970).

Буровое судно с силовой установкой на СПГ. Первое в мире буровое судно с силовой установкой на СПГ будет построено на верфи Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) в Южной Корее по совместному опытно-конструкторскому проекту с фирмой ABS.

DSME выполнила концептуальный проект, сравнение между двумя типами танков для хранения СПГ и анализ системы подачи топливного газа, которая будет установлена на буровом судне. Объем работы ABS включает проверку концептуального проекта, проверку основных технических решений и оценку риска пространства танка и зоны доступа, системы подачи топливного газа, машинных помещений и зоны доступа и соответствующих схем расположения.

Буксиры с силовой установкой на СПГ. Суда Borgøy (IMO: 9662112) и Bokn (IMO: 9662124) спроектированы норвежским судовладельцем Buksйr og Berging AS и построены на турецкой верфи Sanmar в 2015 г.

В качестве силовых установок на буксирах используются по два двигателя от Rolls-Royce Bergen, работающих на обедненных смесях, с общей выходной мощностью 3410 кВт при 1000 об/мин. Двигатели имеют прямое подсоединение к азимутальному Z-образному приводу с регулируемой скоростью вращения, установленному в корме. Винты имеют диаметр 3000 мм. Буксиры построены на класс компании DNV, включая Fi-fi и улавливание масла из выбросов, а также эскортную нотацию. Буксиры имеют длину 35 м, ширину 15 м и осадку 5,5 м и обладают превосходными возможностями для сопровождения судов с управляющим усилием в 100 тонн на скорости 10 узлов. Статическое тяговое усилие при работе на швартовах – 70 тонн. Для вспомогательных задач, где требуется маневренность в непосредственной близости, суда оборудованы носовым подруливающим устройством Schottel мощностью 333 кВт, в то время как главная буксирная лебедка, поставленная фирмой Karmoy, имеет тормозную силу 250 тонн.

В 2020 году, 28 февраля, в китайском морском порту Нинбо-Чжоушань (Ningbo-Zhoushan) состоялась первая бункеровка буксира СПГ-топливом. Бункер СПГ был перевален на борт буксира Yong Gang Xiao Tuo 60 (MMSI: 413239740), первого судна, способного работать как на нефтесодержащем, так и газоналивном бункере в этом стремящемся стать «зеленым» порту и в провинции Чжэцзян (Zhejiang).

На первую бункеровку 14,7 т СПГ-буксиру потребовалось 3,5 часа.

Рыболовецкие суда на батарейном и газовом питании. Рыболовецкое судно, оборудованное батарейным и газовым питанием серии Libas (IMO: 9850989), построенное в Турции в 2019 г., имеет на борту резервуар для СПГ объемом 350 м 3 . Длина нового судна составляет 86 м, ширина – 17,80 м. Судно может быть оснащено как ярусолов, так и как траулер.

Примером другого рыболовецкого судна, оборудованного батарейным и газовым питанием, может быть ярусолов, построенный в ледовом классе, имеющий длину 62,80 м и ширину 14,0 м.

СПГ-бункеровщики. Понятно, что перевод флота на альтернативные источники питания требует формирования инфраструктуры для бункеровки соответствующим топливом. Это стало понятно как судовладельцам, проявляющим интерес к альтернативному топливу, так и традиционным мировым портам, являющимся бункеровочными центрами. Таким образом, порты, чтобы обеспечить растущий объем спроса на бункеровочные операции СПГ-топливом, стали концентрироваться на этом быстрорастущем сегменте бункеровки.

В частности, показательной стала деятельность сингапурского судостроительного предприятия Keppel Offshore & Marine, который объявил о заключении дочерней компанией контракта на строительство первого в Сингапуре двухтопливного танкера-бункеровщика, работающего на СПГ. Контракт был подписан между дочерней Keppel O&M Keppel Singmarine и Mitsui & Co с частичным финансированием со стороны правительства Сингапура. Танкер будет принадлежать оператору Sinanju Tankers Holdings Pte Ltd. (Sinanju) на основе финансового соглашения с Mitsui AP. Бункеровщик спущен на воду в середине 2020 года. Соглашение предусматривает для Sinanju и Mitsui AP опцион на строительство второго аналогичного бункеровщика, который нужно будет подтвердить в течение шести месяцев с даты вступления в силу первого контракта. Танкер-бункеровщик СПГ дедвейтом около 8 тыс. тонн стал первым бункеровщиком для Сингапура, работающим на СПГ-топливе. Построенный на класс общества Bureau Veritas, танкер предполагался для использования по своему прямому назначению в пределах акватории порта. Компания Sinanju предполагала софинансирование в размере до 2 млн синг. долларов (USD 1,5 млн) как один из участников экспериментальной программы СПГ-бункеровки (LBPP), запущенной морской и портовой администрацией Сингапура.

В другой части региона Восточной Азии японская Marubeni Corporation объявила о начале проведения совместного технико-экономического обоснования с национальной нефтяной компанией Таиланда PTT Public Company Limited, цель которого заключается в осуществлении бункеровки судов СПГ в крупнейшем промышленном порту Таиланда Лаем-Чабанг. В совместном исследовании предполагается подтвердить бизнес-параметры возможности реализации бункеровки СПГ, в которой будет использоваться судно-заправщик.

Новое судно планируется вписать в деятельность существующего приемного терминала СПГ транспортных судов компании PTT, который расположен в Map Ta Phut (провинция Районг, примерно в 200 км к юго-востоку от Бангкока). Этот район называется в Таиланде Восточным экономическим коридором, являющимся особой экономической зоной, в которой воплощаются в жизнь инфраструктурные проекты на стратегической основе. Японское правительство выражает поддержку и вносит свой вклад в развитие инфраструктуры в этом районе с целью укрепления промышленного потенциала Таиланда.

Кроме того, Marubeni Corporation намерена содействовать развитию инфраструктуры в странах ЕЭС и их переходу на СПГ для снижения негативного воздействия на окружающую среду.

В другой части региона южнокорейская судостроительная компания HYUNDAI MIPO DOCKYARD, дочернее предприятие южнокорейской судостроительной группы Hyundai Heavy Industries, получила заказ на строительство СПГ-бункеровщика стоимостью 71,5 млрд вон (USD 61,3 млн) от неназванного азиатского судовладельца. Судно, длина корпуса которого составляет 166 м, ширина – 24,4 м, грузовместимость – 18 000 м 3 , должно быть передано заказчику в январе 2022 года. У заказчика есть опцион на еще один такой же СПГ-бункеровщик. Как сообщает Hyundai Mipo, судно будет оснащено двухтопливным двигателем, использующим в качестве основного топлива отпарной газ СПГ. Одним из новаторских решений, применяемых в новом судне, должна быть система охлаждения корпуса, которая призвана сводить к минимуму испарение груза СПГ.

Российские компании также приступили к формированию флота СПГ-бункеровщиков. Речь идет пока только о первом судне «Дмитрий Менделеев» компании «Газпром нефть» 1 , спущенном на воду на верфи в Сингапуре и ожидаемом для вступления в эксплуатацию в 2021 году в Северо-Западном регионе.

Переоборудование судов под новый СПГ вид топлива. По мнению экспертов, Китай стремительно движется в направлении использования СПГ в качестве бункерного топлива. Особенность движения Поднебесной состоит в том, что, не усложняя свою позицию в этом вопросе длительными рассуждениями, как это делают, например, японские компании, китайцы пошли по пути переоборудования уже существующих судов на СПГ, в частности, как показано в таблице.

Ограничения, вводимые IMO (Международная морская организация) на содержание оксидов серы в судовом топливе, неминуемо приближаются. Уже очевидно, что переход с высокосернистого мазута (3,5%) на дистиллят (содержания серы 0,5%) не будет одномоментным по всему миру и, определенно, добавит работы морякам.

Тем не менее, вносить поправки уже поздно (все изменения возможны только через МАРПОЛ VI); и Edmund Hughes, глава отдела загрязнения воздуха и энергоэффективности IMO, верит, что 96% судов, в основном крупные морские суда, будут соответствовать новым требованиям уже 1 января 2020 года.

Image Credits to Wallenius Wilhelmsen

Некоторые судовладельцы устанавливают на судах скрубберы и продолжат использовать высокосернистый мазут; некоторые, чтобы соответствовать требованиям, переключатся на мазут с низким содержанием серы. Между тем, есть и третий путь. Мы подготовили обзор альтернативных видов судового топлива, которые смогут заменить традиционный мазут. Они почти не выделяют SОx и позволяют значительно снизить выбросы других парниковых газов.

СПГ – топливо для морских судов

Скрубберы лидируют в подготовительной гонке технологий к IMO Sulphur Cap 2020, к октябрю 2019 года 3 023 судна были оснащены скрубберами или заказали их установку. Однако в лиге альтернативных видов топлива на первом месте находится сжиженный природный газ. По состоянию на февраль 2019 года в мире эксплуатировалось 143 судна, работающих на СПГ, и еще 135 находилось в стадии постройки.

Для использования сжиженного природного газа в судовом двигателе требуется умеренное количество модификаций. Тем не менее, существует целый ряд преимуществ и недостатков двигательной установки на СПГ:

Плюсы СПГ топлива

Сжиженный природный газ является самым чистым топливом, поскольку производит наименьшее количество ПГ (парниковых газов).
СПГ используется в качестве топлива для судов с начала 2000-х годов, поэтому технология уже достаточно отработана, и на рынке существует множество поставщиков. Конкуренция также способствует снижению цен.
Кроме того, стоимость СПГ сопоставима с ценой традиционного горючего. Сжиженный природный газ пока не может конкурировать с мазутом из-за логистических и других затрат; однако, в отличие от других альтернативных видов топлива, СПГ станет полноценной заменой нефти в ближайшем будущем. По оценкам экспертов, доля СПГ достигнет 23% в общем объеме судового топлива к 2050 году (сейчас она около 0,3%).
Поршневые двигатели, газовые турбины и расходные материалы к ним, а также специальные криогенные топливные системы для СПГ производятся в промышленных масштабах и свободно доступны.

Минусы СПГ топлива:

СПГ имеет более высокую удельную энергоемкость по сравнению с мазутом, но энергоемкость на единицу объема составляет всего 43% от высокосернистого мазута. Поэтому топливные баки занимают в 3-4 раза больше места по сравнению с судами, работающими на традиционном горючем.
Проблемы бункеровки. Общее нежелание внедрять двигатели на СПГ топливе в судоходную отрасль, было частично связано с логистическими трудностями. Сжиженный природный газ для судовых двигателей по-прежнему можно найти лишь в ограниченном количестве портов по всему миру, что не устраивает большинство игроков. Зачастую суда имеют длинные маршруты, в которых следующий пункт не определен заранее, а значит, топливо должно быть доступно в любом порту. Поэтому часто компании занимают выжидательную позицию относительно новых технологий.

Метанол – перспективное судовое топливо

Компания Waterfront Shipping недавно отпраздновала прибавление во флоте – два судна для перевозки метанола, работающие на двух видах горючего. Mari Couva и Mari Kokako имеют дедвейт 49 000 тонн, и будут использовать дизельное топливо и метанол, испытывая его возможности в качестве судового топлива.

Фактически, CH₃OH (метанол) занимает второе место после СПГ в рейтинге перспективных альтернативных видов горючего. Кроме того, у этого газа есть свои преимущества, делающие его более удобным для использования в морской индустрии:

Метанол остается в жидком состоянии при температуре от –93 ° C до + 65 ° C (при атмосферном давлении), что исключает необходимость установки сложных криогенных систем удержания (стоимость топливной системы, использующей метанол, составляет примерно 1/3 от цены СПГ системы для судового двигателя).
Может производиться из природного газа, угля и возобновляемых источников. Существуют технологии получения метанола непосредственно из вредных выбросов в атмосферу, что представляется наиболее перспективным в свете сокращения выбросов COx.
Выбросы NOx зависят от типа используемого двигателя. В случае двухтактного дизельного двигателя будет наблюдаться снижение выбросов на 30% (по сравнению с высокосернистым мазутом), в то время как использование с четырехтактного двигателя снизит выбросы на 60%.

Image Credits to Tanker Shipping & Trade

Аммиак – новое топливо для судов

Голландцы C-Job Naval Architects недавно предложили концепцию танкера, перевозящего аммиак, который использует собственный груз в качестве топлива. Их исследования показали, что NH₃ может стать еще одним вариантом альтернативного судового топлива в случае принятия определенных мер безопасности. Основные выводы исследования таковы:

Твердо-оксидные топливные элементы являются наиболее эффективной технологией выработки электроэнергии для аммиачного топлива, но есть некоторые практические проблемы (низкая удельная отдача энергии, реакция двигателя на нагрузку), а также высокая стоимость системы, которая препятствует ее превращение в рабочую модель.
Аммиачное топливо не содержит углеродного компонента, следовательно, не выделяет COx. В то же время выбросы NOx поддерживаются на приемлемом уровне, поэтому оно является разумным выбором с точки зрения защиты окружающей среды.
Безопасное обращение с аммиаком на судах, не предназначенных для перевозки NH₃ грузов, потребует установки сложного дорогостоящего защитного оборудования (детекторы, запорные клапаны для изоляции утечек, топливные системы с двойными стенками и т. д.)
В то же время для аммиачного топлива не будет существовать проблем с бункеровкой, поскольку оно производится во всем мире и транспортируется через большинство портов.

Image Credits to C-Job Naval Architects

Корабли на водородном топливе

H₂ – еще один любопытный вариант альтернативного судового топлива, который рассматривается в настоящее время. Для использования на судах водород либо сжижается (криогенная жидкость имеет температуру -240° С), помещается в компрессионные резервуары, либо хранится в виде химического соединения.

В настоящее время H₂ получают из природного газа, а также путем электролиза. Последний можно проводить на солнечных и ветряных электростанциях одновременно с выработкой электроэнергии. Произведенный из возобновляемых источников энергии, водород становится одним из самых чистых видов топлива с нулевыми выбросами парниковых газов.

Наиболее эффективным генератором энергии для Н₂ являются топливные элементы. Мы описывали водородные топливные элементы в нашей статье «Судоходство 2030: новые технологии в морской индустрии». Производство водорода, так и топливных элементов хорошо развито, но они по-прежнему остаются неконкурентоспособными по цене с обычными судовыми двигателями.

Тем временем порт Антверпена заказал «Hydrotug», первый буксир, работающий на H₂. Они нашли компромисс, поэтому буксир будет использовать возможности водорода и двигателя внутреннего сгорания. Hydrotug сможет похвастаться ультранизким уровнем выбросов, так как сочетает в себе 2х-топливную технологию и сложный фильтр частиц.

Буксир будет построен компанией Compagnie Maritime Belge (CMB) в течение двух лет.

Image Credits to ShipInsight

Биотопливо

Вы когда-нибудь задумывались, что суда могут использовать в качестве топлива биодизель или биогаз? Морские инженеры в Норвегии и Нидерландах разрабатывают концепты, работающие на биотопливе из гидроочищенного растительного масла, метилового эфира жирной кислоты (FAME) или сжиженный биогаз. В основном это пассажирские суда, паромы, оффшорные и специализированные суда.

Основным компонентом биотоплива является метан, поэтому его поведение очень похоже на использование СПГ или метанола. Однако производство биогорючего в настоящее время обходится значительно дороже.

Ученые также предвидят определенные проблемы с бункеровкой. Сегодня биотопливо доступно только в некоторых портах Норвегии, Нидерландов, США и Австралии. Таким образом, эти проекты разрабатываются на местном уровне, но биогорючее уже включено в Оценку альтернативных видов топлива DNV GL, активно изучается и рассматривается как реальный вариант альтернативного судового топлива для кораблей будущего.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: