将来の船舶燃料：煙を突破

Georgios Plevrakis、ABS • 11 2月 2020

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船舶の所有者は、低炭素の未来への最も効率的なコースをナビゲートしようとするため、ますます複雑な投資決定に直面しています。 IMOが2030年と2050年の業界の野心的な排出削減目標を設定して以来、所有者は、最終的には車両の二酸化炭素排出量を削減する可能性のある将来の燃料と技術に関する情報を殺到しています。

一部の新しいテクノロジーは有望ですが、あまりにも多くのテクノロジーの日々の実行可能性はまだ証明されていません。潜在的な燃料の多くについても同じことが言えます。どちらの場合も、満期のタイムラインは、予想されるソリューションと同様に大きく異なります。しかし、これらの不確実な時代に、一部の所有者は、新しい船に対する長期的な投資決定に直面していることに気づきました。

ただし、決定は見た目ほど複雑ではない場合があります。利用可能な燃料ソリューションの範囲は広いですが、エンジン、燃料供給システム、貯蔵、封じ込めなどの各搭載技術を調べると、意思決定を簡素化するために使用できる分類法が発生します。
分類したら、すべての有効化技術（燃料を含む）を、短期、中期、長期で成熟度（市場への準備）と炭素削減の可能性について評価する必要があります。

事実上、2030年までの3つの燃料経路があります。LNGまたは「軽ガス」経路。 LPG /メタノール（またはアルコール）の「重質ガス」経路。または「バイオ/合成燃料」経路。これらは相互に排他的ではありません。

最初の2つのテクノロジーファミリには、すでに排出削減ソリューションが用意されていますが、広くは、最も実用的なカーボンニュートラルおよびゼロカーボンソリューションが開発中です。

おそらく最も重要なことは、適切な技術の選択は、主に2つの重要な基準（i）船舶の種類と（ii）操業プロファイル、つまり、どこで何を取引するかによって影響を受けることです。

軽ガス経路
一般的に、これらは比較的高いエネルギー含有量と小さな分子を特徴とする燃料です。それらは、主に極低温の燃料供給および貯蔵システムを要求する、より要求の厳しいものです。

「軽ガス」ファミリーには、LNG（液体メタン）およびバイオメタン（バイオLNGおよびバイオ天然ガス[BNG]形式）が含まれます。後者のファミリーの生産は、実行可能な商業燃料になる前にスケールアップし、技術を開発する必要があります。

LNGは比較的成熟した低炭素燃料であり、メタンスリップの影響を考慮しない場合、二酸化炭素排出量を約20％削減します。同様に、メタンのスリップが考慮されない場合、有機源に由来するバイオメタンは「中性」の炭素と見なすことができます。

LNGおよびBNGの場合、将来の燃料としての商業的可能性にとってメタンスリップの削減は重要です。そのため、業界は関連する排出制御技術の範囲を積極的に開発しようとしています。それらがなければ、LNGを燃料として使用すると、場合によっては、重油または海洋軽油（HFO、MGO）に比べて、実際に輸送からのCO2排出量が増加する可能性があります。

タンクからウェイクアップの観点から–船内のLNG消費–高圧ディーゼルサイクルエンジンは、すでに無視できるか、メタンスリップがほとんどない状態で動作しています。また、開発中およびテストの初期段階（メタンスリップフィルター、触媒コンバーターなど）には、最終的にLNG生産チェーン全体で炭素排出量を最小限に抑えることができる技術があります。

現在の状態では比較的限られたCO2削減の可能性を考えると、LNGを2030年の排出削減目標を達成するための経路の単なる貢献者と見なすことは容易であり、間違っています。その可能性は、与えられた時間よりも大きい場合があります。

バイオメタンまたはエレクトロメタン（以下の電気/合成セクションを参照）燃料が中期的に商業規模で実行可能であると判明した場合、LNGの現在の炭素出力は、燃料ブレンドに比例してさらに削減できます。 BNGまたは電気メタン燃料は潜在的にカーボンニュートラルであり、現在、これらのソリューションの調査に専念するための大きな産業投資があります。

タイムスケールの観点から見ると、軽ガス経路の最後には水素があります。これは、商業用海洋燃料としての実行可能性を証明するために少なくとも10年を必要とします。それはおそらく野心的です。方法には多くの技術的な障害がありますが、最大のものはストレージです。船舶の推進に水素を利用する最も効果的な方法を確認するために、さらなる研究も必要です。燃料電池とガスタービンは潜在的な解決策ですが、運用の実行可能性や費用対効果からは長い道のりです。

水素は、実行可能性から最も軽いガスファミリーの中で最も遠いものですが、かなりの見込みがあります。エネルギー密度（体積あたりのエネルギー）は最も低くても、エネルギー含有量（重量あたりのエネルギー）ははるかに高い場合があります。 1つのユニットは、同量のLNGまたはHFOの3倍のエネルギーを供給します。それはゼロカーボンの海洋燃料かもしれませんが、それを実用的な解決策とするにはかなりの数の技術的進歩が必要です。

重質ガス経路
一般に、これらの燃料は、重質でより複雑な分子で構成され、軽ガスファミリーよりも低いエネルギー含有量であり、燃料の供給と貯蔵の条件はそれほど厳しくありません。

重質ガス燃料には、液体石油ガス（LPG）、メタノール（およびアルコールファミリーの一部としてのエタノール）、バイオメタノール、そして最終的にはアンモニアが含まれます。燃料として使用される現在の形態のメタノールは、CO2排出量を約10％削減します。商業規模で利用可能になった場合、バイオメタノールと電気メタノールはカーボンニュートラルになる可能性があります。

これらの燃料の一部はエネルギー含有量が非常に低いため、限られた種類の船舶、貿易、および航路にのみ適しています。船の通常の取引ループで複数の燃料を停止する機能が必要になる場合があります。例外はLPGです。LPGの使用はLNGほど急速には成熟していません。これは、排出量を削減する可能性が低く、さまざまな安全性の課題に直面していることもあります。

成熟度に関しては、LNGと同様に、LPGとメタノールはすでに現在の技術ミックスの一部です。出荷は技術が成熟し、燃料が大規模に生産されるのを待つため、それらの生物誘導体は中期的な考慮事項です。

アンモニア燃料エンジンは現在利用できず、最初のエンジンを納品するにはさらに3〜4年かかります。最初の発動者は、アンモニアのキャリアコミュニティから来ている可能性があります。生産中に再生可能エネルギーを使用する場合、アンモニアは潜在的にゼロカーボン燃料であり、コストが増加します。その可能性により、アンモニアを燃料とするフィーダー船用の最近のデザインが明らかになりました。

ただし、燃料が商業的に実行可能になるためには包括的な供給側インフラストラクチャを構築する必要があり、新しい厳格な安全規制が実装されているため、実際の使用は長期的にのみ考慮する必要があります。

バイオ/合成経路：
これらは、生物由来の原材料と供給源から生産される燃料です。原則として、液体の形では、その一貫性はディーゼル油に非常に近いため、使用するために開発する必要のある新しい搭載技術の数、および現在の船舶設計の変更を最小限に抑えることができます。

現在、最も広く使用されているのはバイオディーゼル、またはFAME（Fatty Acid Methyl Esters）です。これは、海洋燃料ブレンドの最新のISO（8217/2017）仕様の一部であり、すべての石油メジャーが提供しています。この規格では、燃料ブレンドに7％のバイオディーゼルを使用できますが、一部の船主は20〜100％のより豊富なブレンドをテストしています。

それらの生産は環境に影響を及ぼし（ライフサイクル排出量を削減する可能性を制限する）、食用作物を奪い合うため、この第一世代のバイオ燃料は議論の余地があります。

別の提案されたバイオ燃料はHVO（水素化処理植物油）で、MGOと同様の高エネルギー含有量を持っています。 HVOは、水素化処理が行われる既存の精製所で製造できます。最終製品は、非常に良好な特性と酸化のリスクの低い、非常に安定した燃料です。
バイオ/合成燃料ファミリーには、炭素回収と電気分解、またはバイオマスから生成された合成ガスのメタノールやディーゼルなどの液体燃料への変換のいずれかによって生成されたGTLの種類が含まれます。

これらの燃料は、船主にとっての中長期のオプションです。ただし、これらは資本支出を最小限に抑える「プラグアンドプレイ」ソリューション（ドロップインバイオ燃料）になる可能性があるため、電気合成燃料は主要な国およびセクターに特化した海運組織によって積極的に調査されています。
長期的には、第2世代および第3世代のバイオ燃料（例えば、廃棄バイオマス、リンゴセルロース[木質植物繊維]または藻類から）も、現在の年間要件を超える燃料量で国際海運を提供する可能性があります。

将来を保証する船舶設計：
現在非常に流動性の高い中長期ソリューションの多くが成熟タイムラインであるため、新しい船の設計を将来にわたって保証する方法は、電気駆動装置や推進装置などのより多くの電気部品を導入することです。所有者が電気駆動を選択した場合、搭載電気の生成は燃料にとらわれません。燃料電池、バッテリー、またはそれらの組み合わせから、またはLNGやメタノールなどで実行されているエンジンからのものです。

コンポーネントを後日アップグレードする必要がある場合/その場合、電気ドライブがすでにインストールされています。これは、最先端の船主とチャーターが将来を見据えている方法です。

そうすれば、推進システムが古くなった場合、または完全に交換する必要がありません。エンジンを更新して別の燃料を燃やすことができます。または、燃料電池技術が今後20年間で十分に進歩した場合、経済的な意味があれば、エンジンを置き換えることができます。

確かに、現在の電気推進システムにはいくつかの克服すべき課題がありますが、所有者は依然として設計に電気設備を導入し始めるように十分に助言されます。ディーゼル発電機を最小限に抑える。発電機と原動機の負荷を最適化します。設計全体をより効率的にします。そうすることで、所有者は、車両の二酸化炭素排出量を最小限に抑えるための別の小さな一歩を踏み出します。

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