降速航行是否能加速减排?

  减速航行一直是备受争议的减排方案。支持者认为,减速航行不仅能减少船舶温室气体、硫氧化物和氮氧化物的排放,还可以改善海洋环境并减少鱼类与船舶撞击造成的事故。而反对者则表示,如果船舶被迫降速,行业就会需要更多船舶来运输货物,这样反而会增加碳排放。

  临近2019年年末,国际海事组织(IMO)召开了海上环境保护委员会温室气体排放工作组第6次会议,并对船舶降速作为碳减排解决方案进行了讨论,大部分监管机构认为强制性要求船舶减速航行并非明智之举,IMO最后否决了船舶限速提案。

  对于IMO的这一决定,英国航运商会(UK Chamber of Shipping)表示非常欢迎。该协会认为,行业需要的不是限制航速,而是通过国际法规来鼓励创新和技术进步,进而达到减排的目的。“虽然减速航行号称可能带来多种益处,但我们仍然相信一刀切的解决方式不会奏效,减速航行不是解决问题的答案。”

  碳减排并非船舶降速的初衷

  实际上,航运业减速航行概念的提出,目的并非减排。

  这一概念起源于上世纪70年代,由石油危机而引发的油价飙升让船东不得不考虑降低航速的问题,主流集装箱船的平均设计航速逐渐从28节下降到22节,并呈现出进一步下降的趋势。

  而21世纪初期国际油价的持续上涨,让国际航运业的主流船型出现了颠覆性的变化。传统三大航运巨头之一的地中海航运,率先在韩国订造设计航速仅18节的超大型集装箱船,而随后原中海集运订造的载货量为19100TEU的超大型集装箱船设计航速只有14.5节。这两次船舶降速的主要目的都在于降低船舶营运期间的燃料成本,而非降低碳排放。

  此外,IMO关于船舶能效设计指数(EEDI)的强制规定,更是为那些提前采取降速增效措施的航运企业带来了意外的惊喜。

  从物理学的基本原理来看,降低航速能够在一定范围内减少船舶航行时发动机的功率输出,进而达到降低燃油消耗以及减少碳排放的目标。一项国外研究报告显示,航速降低20%,可减少24%的二氧化碳排放。此外,法国的一项统计数据表明,船舶航速每下降1节,即可降低约14%~18%的燃料消耗,还能有效减少硫氧化物、氮氧化物以及颗粒污染物的排放。另外,降速还将有助于降低船舶航行期间造成的水下噪声污染,从而降低人类活动对于海洋生态环境的影响。

  由于减速航行是唯一无需对船舶进行大规模改造,即可达到降低碳排放目标的解决方案,因此多年来,减速航行一直受到推崇。

  种种优势让降速航行更受推崇。2018年初,包括星散航运,油轮船东Navios,干散货船东Safebulkers和戴安娜航运在内的110家航运公司在给IMO的一份公开信中,提出了关于船舶限速航行的建议。这些公司认为,船舶减速能显著降低全球范围内温室气体的排放,对于全球应对气候变暖有着非常重要的意义。对于具体如何降速,这些航运公司提出了集装箱船采取最大年平均速度,其余船型则采取最大绝对航速并考虑船舶最低航速的建议。

降速航行是否能加速减排?

  减排效果待定 安全隐患未除

  但有关该方案的争议也从未休止。

  不少航运企业与国际组织认为,降速只能降低单位货物在单位时间内运输过程中所产生的碳排放,但由于减速航行而导致货物在海上运输的时间更长,由此而引发的额外碳排放将削弱该方案降低碳排放的实际效果。

  对于现有船舶而言,降速还将引发额外的安全问题。

  从船舶设计的角度而言,所有船舶在设计过程中都存在一个船身、发动机与推进器性能匹配的问题,而设计航速通常是根据船、机、桨的最佳匹配方案而确定的。在航行过程中降低发动机转速相当于改变了船、机、桨在船舶设计方案中的平衡关系,是让船舶长期处于一个非正常的工作状态,发动机与推进器发生故障的概率将大大提升。以牺牲航运安全而达到降低碳排放的做法显然得不偿失。

  尽管通过订造低速船型能够从根本上解决减速航行时船、机、桨的匹配问题,但这种做法依然存在安全隐患。这类船舶装机功率较小,船舶功率储备不足,航行过程中一旦遭遇大风浪等意外情况,相对功率储备充足的船舶而言风险更高。同时,装机功率过低将直接导致船舶操纵性能的下降,这意味着船舶在靠离泊时需要租用更多的港口拖轮以确保安全,而这些拖轮在操作的过程中也会产生碳排放。

  另外,从目前国际航运市场上主流船型的情况来看,船舶航速的下降空间已经非常有限。目前国际航运市场上主流散货船、油轮的设计航速普遍在14节,而集装箱船在18~22节不等。考虑到热带风暴的最快移动速度通常为11节,因此船舶在大风量状态下的最低航速必须确保能在11节以上,这就要求船舶的设计航速至少应保持在12节以上。

  目前航运巨头在订造新船时对于低速船型的谨慎态度,也从另一个侧面说明了减速航行的解决方案在实践中并不靠谱。

  低碳航运需另辟蹊径

  采用新型船舶动力装置,依然将是最终实现全球二氧化碳减排目标主要技术解决方案。

  从理论上而言,在船舶上使用以LNG燃料、风能、风电推进、氢燃料、氨燃料为代表的新能源动力装置都能达到降低碳排放的目的。然而受目前船舶动力装置技术的制约,这些所谓的清洁能源很难在未来短时间内应用于航运业。

  以目前技术相对成熟的气体燃料为例,其广泛运用于航运业依然存在燃料储存、加注、驳运过程中的安全问题,全球范围内气体燃料加注网点配套的缺乏,也在很大程度上制约了其在航运业的推广。马士基和劳氏船级社联合推出的一种以木质素、酒精、生物甲烷和氨混合而制成的“零碳燃料”能否在航运业中推广,也饱受质疑。与现有船舶燃料相比,氨本身具有强烈的刺激性气味,其应用于航运业的安全性依然存在疑问。

  LNG在环保性方面也遭到了一些专业机构的质疑。有观点认为,在同等热值下燃烧LNG所产生的碳排放低于燃油,但LNG本身就是一种温室气体,在加注和驳运过程中很容易散逸,这些散逸后的甲烷所产生的温室效应将远远超过其燃烧所减少的碳排放。

  环保主义组织清洁航运联盟(Clean Shipping Coalition)近期的一项研究表明,以100年时间来计算,每克化石甲烷对气候造成的直接影响是等量二氧化碳的30倍。从这个角度来看,广泛采用LNG将可能加快温室气体排放总量的增长。因此,该组织呼吁IMO将LNG从低碳替代燃料的名单中剔除。

  从目前的情况来看,在更彻底的减排技术成功推广之前,航运业将依然对降速方案抱有期待。而可变工况动力装置似乎是一个不错的选择。与目前航运业主要采用的单一工况动力装置相比,可变工况动力装置通过变速与调速机构的设计,让发动机能够在至少两个不同的设计工况下实现稳定运转,进而达到在日常航行条件下通过降速减少碳排放的同时不牺牲船舶自身安全性的目的。

  然而这类动力装置的使用将给船舶的运营管理增加不少额外的工作,大多数航运公司不会轻易选择。从这个角度来看,航运业要想真正实现“脱碳”依然需要另辟蹊径。


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