The decarbonisation path of container shipping
李重一、蘇麒雲
【關鍵字】貨櫃航運業、脫碳、航運燃料
【keywords】decarbonisation path; container shipping; marine fuels
如果航運公司想要對自己的未來有發言權，它就必須證明自己在環保方面的進步，而且需要得到立法者的説明和支持。實現到2030年將溫室氣體排放量減少40％的目標，航運業面臨著巨大的資金、技術和監管挑戰。
人們敦促國際海事組織（IMO）儘快制定脫碳路線，逐步淘汰液化天然氣作為海洋燃料的使用，並建立碳定價機制，而不是在討論減排措施上浪費時間。
航運業脫碳的主要選項—氫、氨和生物燃料
國際能源協會（EIA）警告說，疫情將影響到2020年以後的能源供需狀況。
10月，航運業的環保努力向前邁進了幾步，貨櫃航運公司宣佈將支持新燃料，而新加坡則計畫擴大其液化天然氣（LNG）燃料補給業務。與此同時，好望角型船的即期運價觸及2019年9月以來的最高水準，原因是澳洲和巴西的鐵礦石產量增加。
貨櫃航運的脫碳問題再次成為人們關注的焦點。地中海航運公司宣佈，將大力支持氫燃料作為化石燃料的潛在替代品。這一事件可能會對該行業產生影響。
人們普遍認為，脫碳的主要選項有三：氫、氨和生物燃料。每一種都有其獨特的一面。至於哪一種將佔據主導地位，這個討論仍沒有確定。未來很可能是三者並存。
這家全球第二大貨櫃航運公司還呼籲承運商、海洋工程公司和海洋燃料供應鏈之間加強合作，以加快航運業的脫碳速度。
隨著達飛輪船和地中海航運的行動，貨櫃航運已經開始行動。而且，地中海航運和2M聯盟夥伴馬士基這兩家公司都成立了多部門智庫，尋求貨櫃航運污染問題的解決方案。
這一合作的成果體現在新的船舶設計中。據悉，勞氏船級社宣佈，已原則上批准大宇造船與海洋工程公司和輪機製造商MAN開發的一艘以氨為燃料的2.3萬TEU的貨櫃船的設計。
雖然距離建成還有幾年時間，而且需要一個尚未被證明可行的新燃料供應鏈，但這證明氨燃料貨櫃船至少是可行的，這是朝著正確方向邁出的又一步。
在貨櫃航運業之外，散貨行業的舉措也可能成為加快變革的動力。海上貨運租約的發展，給乾散貨和油輪船東帶來了壓力，要求它們提高排放透明度。
雖然貨櫃船運載的是無數客戶的貨物，而不是散貨船或油輪的單一客戶貨物，但貨櫃運輸的大型貨運代理和貨主也會為其貨物的綠色運輸承擔一些責任，從而進一步推動脫碳。
液化天然氣動力貨櫃船改造被證明在經濟上不可行
赫伯羅特在與阿拉伯聯合航運公司合併時收購了17艘「可改為液化天然氣燃料」（LNG-ready）的貨櫃船。其中一艘目前正在轉化為液化天然氣動力，但除非成本能夠得到控制，否則其餘船舶可能會繼續使用傳統化石燃料。
根據第一家嘗試這一改裝的公司的說法，將現有的貨櫃船轉化為液化天然氣推進裝置在商業上還不可行。
上個月，中國華倫大東船廠對赫伯羅特1.5萬TEU的 Sajir號輪的改造工作開始，此前該工程因疫情而推遲。
但赫伯羅公司首席執行長羅爾夫•哈本•詹森表示，將計算該船改裝為液化天然氣的經濟成本，以決定是否改裝該公司其它船隻。他在一次簡報中說，這種改造不是小事。
該船是其通過與阿拉伯聯合航運公司合併而收購的17艘中的一艘，其設計目的是為使用液化天然氣做好準備。
哈本•詹森表示：「即便如此，事實證明，這也是一項成本相當高昂的行動。我們得看是否能改裝更多的船。在這種情況下，我們將尋求大約3500萬美元的投資，在這艘船的使用年限內，我們將無法收回這筆資金。改造成本需要降低到2500萬美元，才能實現商業可行性。」
他說：「我們需要找到降低成本的方法，否則從經濟上講，改造更多的船舶將非常困難。改造為使用天然氣燃料是一個很好的方向，但我們可能無法繼續進行下去。我們仍在尋找降低成本的方法。」
不過，該公司將繼續尋找減少二氧化碳排放的方法。
哈本•詹森表示：「我們需要更加努力，進一步減少我們對環境的污染。我們將開始制定一個未來三到五年的新計畫。從今天開始的30年內保持氣候穩定是一回事，但對我們來說，每年取得進步同樣重要。若干年後，當我們回顧2020-25年，我們可以證明我們取得了實質性進展。」
該公司已經在其燃料中試用混合生物燃料，並將在任何新造船訂單中考慮將液化天然氣作為動力源的可能。但他重申不會馬上作出決定。
哈本·詹森說：「我們之前說過，在某個時候，我們將不得不訂購一些新船，因為我們上次的訂單是在2015年。我們一直在關注這個問題，但你不要指望我們馬上就會下訂單。除了液化天然氣，零排放燃料的未來仍然烏雲密佈。我仍然認為，關於未來燃料將是什麼，整體情況還沒有完全清楚。氫在未來肯定會發揮作用，但我認為將會出現某種以天然氣為基礎的合成燃料。」
國際海事組織的溫室氣體計畫已經過時了？
當大宗商品貿易巨頭托克（Trafigura）和英國石油（BP）等公司要求脫碳時，航運業最好儘快採取行動。
不僅僅是Greta Thunberg和Extinction Rebellion想要迅速採取行動來阻止氣候變化，而且航運業兩年前在倫敦的Albert Embankment起草其遊戲規則計畫時，2020年就以無法想像的方式表現了這一點。
托克公司呼籲國際海事組織對航運燃料徵收每噸300美元的碳稅，儘管該公司將是為此付出代價的大公司之一。英國石油公司同樣認為在這些方面使用適當設計的方案將對減少污染做出重大貢獻。
與此同時，其他主要租船公司已同意披露每年的航運溫室氣體排放量，並評估是否符合國際海事組織的脫碳計畫。這將不僅意味著更大的透明度，而且使排放表現成為租船談判的一個關鍵方面，進一步激勵航運公司減排。
但航運業的主流觀點仍然是遵從國際海事組織的2050年半脫碳策略，這一策略計畫越來越像是某種最低限度的共識。
當然，尋求協商一致意見是聯合國機構的性質，但這種協商一致意見正在迅速瓦解。船東們已經被告知將會發生什麼，以及人們對他們越來越多的期望是什麼。
前DNB船舶財務主管克莉斯汀•霍爾斯最近更新了21世紀航運業的這一公理。在我們的案例中，最終取得進展的是租船人和金融家，而不是監管者。對他們中的許多人來說，IMO的藍圖來得太少，太晚了。
霍爾斯說：「我不會把其中一個排在前面，但隨著時間的推移，你將無法獲得最好的人力或資本資源，除非你有一個可持續的商業模式，在財務、環境、社會和公司治理方面都是明智的。」
公平地說，國際海事組織2018年的碳減排策略是一個重要的催化劑。如果沒有行業的支援，這個歷史性的協議是不可能存在的。但如果航運業想要對自己的未來有發言權，並在需要立法者的説明時得到他們的支持，它就必須證明自己在環保方面的進步。
最終，完全脫碳的供應鏈是不可避免的，而整個航運業將不得不成為其中的一部分。
敦促逐步淘汰液化天然氣船用燃料以推動脫碳
全球海事論壇的一個網上會議聽取了氣候變化人士的意見以及荷蘭皇家殼牌石油公司（Royal Dutch Shell）關於航運脫碳路徑的意見。
這次討論是國際海事組織11月會議之前安排的眾多討論之一。國際海事組織會議將討論減少溫室氣體排放，圍繞是否考慮進行碳交易和碳稅收的遊說。
國際航運業到2050年必須將溫室氣體排放量減少50％，到2030年將二氧化碳排放量至少減少40％。
該小組瞭解到，液化天然氣不是答案。實踐需要將真正的氣候行動與空話區分開來，建立利基市場以試驗技術，提高碳稅以資助新能源的投資。
據英國能源過渡委員會主席阿代爾·特納稱，氫在運輸過程中扮演了「非常重要的角色」，因為氫氣被轉化為了氨。這需要將目前2.7萬太瓦時（terrawatt hours）的全球發電量提高到9萬太瓦時，才能製造6億噸氫，以滿足任何轉型所需。這是今天產量的十倍。
特納表示，他支持歐盟最近宣佈的一項單邊提議，將航運納入其排放交易體系，作為對國際監管機構的「推動」措施之一。
他說，同樣，石油交易商和包租商托克（Trafigura）提議建立「feebate」體系，為綠色替代能源研究籌集資金，這也為航運業設定了必要的碳排放價格。
美國環境保護基金會主席弗雷德•克虜伯表示：「重要的是，國際海事組織要有遠見，無論是在雄心方面還是在規則制定方面。航空業的聯合國下屬機構國際民航組織在今年3月通過制定碳排放定價規則和制定替代燃料標準，展示了卓越的領導力。這是我們需要從國際海事組織看到的，不一定是相同的事情，可以是不同的。」
克虜伯表示，國際海事組織需要避免走到死胡同或屈從於液化天然氣等陷阱而浪費資金。
他說：「我們需要綠色燃料，這意味著將有替代燃料推向市場，並使其以合適的價格大規模商用。當你看一下生命週期分析，包括上游的甲烷排放，從液化產品的天然氣生產和運輸，這只是一個答案。這實際上是一種倒退，投資液化天然氣將意味著存在資產浪費。碳定價可以創造一種商業模式，因此有理由建立一批生產綠色燃料的企業。」
荷蘭皇家殼牌是首家制定到2050年淨零排放目標的石油公司，該公司為其支持將液化天然氣作為過渡性燃料進行了解釋。
該公司能源轉型策略副總裁凱薩琳•迪克森表示：「我們在液化天然氣的作用和需要什麼樣的基礎設施的問題上花了很長時間，因為我們自己有自己的船隊，我們感到了對其進行脫碳的巨大壓力。我們在運輸中產生很多污染。殼牌公司的判斷是，我們不想拖延最終解決方案的產生，我們正在投資，但我們已經積極地選擇了一條道路，我們已經在內部選擇了一條我們認為最有可能成功的途徑。我們正在投資，我們已經非常謹慎地問了自己是否應該繼續投資擴大液化天然氣燃料儲備的問題，因為我們也不希望資產閒置。」
殼牌提出了所謂的替代燃料方案，以進行技術試驗和規模擴大。迪克森表示，需要一種系統性方法。
迪克森說：「僅僅生產氫氣或氨氣是不夠的，你需要建造船舶，並且要使燃料補給到位，整個系統都需要投資轉型。這意味著各國政府要團結起來支持航運業，並在治理污染中發揮協調作用。」
克虜伯建議，航運業應將重點放在使用氫而非液化天然氣作為過渡燃料上。他說，不使用風能或太陽能等可再生能源發電產生的氫，比存在甲烷洩露問題的液化天然氣更可取。
特納表示，化肥行業可能成為推動綠色氨在航運業中應用的推動力。通過將綠色氨作為肥料的需求，將推動綠色氫的使用和生產。
制定到2050年的正確路線是繁榮和生存的關鍵
挪威船級社（DNV GL）的最新預測中探討了2040年這一激進的零碳目標，其中包括針對當今新造船的解決方案。
航運業內外越來越多的參與者正在參與脫碳，但儘管對最終的目標達成了共識，但是到達那裡的方式和方法可能是多種多樣的。
2020年伊始，航運業的未來方向似乎將在今年成為一個轉捩點，尤其是在脫碳問題上。新冠疫情的持續影響已經顛覆了航運業，但提高可持續性的壓力仍在不斷增加，零碳目標仍然遙遙無期。
包括金融部門、貨主、物流公司在內的越來越多的航運業參與者對脫碳達成了共識。然而，雖然對最終目標可能有一個共同的共識，到達那裡的方式和手段可以是不同的。
DNV GL最近發佈了其最新的2050年海上預測報告，明確了脫碳的途徑以及可能發生的情況。這份報告來的恰是時候。
DNV GL首席執行長克努特爾貝克-尼爾森說：「脫碳的機會是至關重要的。未來10年將是新技術和更好的燃料替代品大規模普及的重要時期。追求完美是最大的敵人，所以航運業不能等待理想的燃料，我們還需要為今天的新建船舶提供解決方案，這樣可以為行業的可持續發展做出積極貢獻。」
從單一的技術和燃料到新的現象產生，這裡孕育著諸多的不確定性，這就是為什麼DNV GL的新報告探索了到2050年的許多可能的情景。報告的核心是三條脫碳路徑：從一切照舊、實現國際海事組織的目標，到2040年積極努力實現零碳排放。這些問題在30個場景中得到了更深入的研究，這些場景考察了16種不同燃料類型和10種燃料技術系統的船隊組成、排放和能源使用。有關燃料是使用可再生能源、生物燃料和化石燃料製造的「電燃料」的混合體，不管有沒有碳的收集和儲存裝置。
在談到眾多選擇中的一些時，該報告的第一作者Tore Longva說，船東最想要和最缺乏的是確定性。一些燃料類型，例如被認為是碳中性的生物燃料，並沒有按照EEDI（能源效率設計指數）規則被歸類為此類燃料，這是國際海事組織需要解決的問題。
當談到將用於未來船舶動力的技術時，報告的作者Øyvind Endresen說，內燃機還將在相當長的一段時間記憶體在。尤其是在航海領域。但他預計燃料結構將會改變。首先，隨著液化天然氣開始取代石油燃料，然後隨著新的碳中和燃料和零碳燃料，如氨，開始在2050年占主導地位。在這兩者之間，會有一段時間會存在多種燃料組合的情況，有許多燃料可供使用，但在很大程度上取決於地點、供應、船東和當地的監管和政策環境。
在海事預測中，DNV GL用它的模型演示了脫碳發展路徑對一艘新型巴拿馬型散貨船的詳細影響。在這種情況下，與使用低硫燃料或船用柴油或帶有洗滌器的高硫燃料油的傳統燃料船舶相比，雙燃料液化天然氣發動機和燃料系統將成為最具商業可行性的選擇。由於有吸引力的天然氣價格和已經到位的監管制度，這種配置是一個有吸引力的選擇。在靈活選擇燃料的同時，雙燃料選擇允許使用新的、相容的、碳中性和零碳排放的燃料進入市場。
目前，燃料電池技術雖然很有前途，但還太不成熟，成本也太高。液化氫需要更大的投資成本和存儲所需的船上空間，這使得它對深海運輸的吸引力降低。所有這些都使模型表明，氫的主要作用最有可能是作為幾種碳中性燃料的原料，如藍氨、e-氨和e-甲醇。然而，就像海事預測中探索的許多可能性一樣，這種可能性可能會改變，而且就像目前正在討論的許多技術一樣，它們需要被開發、探索和測試。
在沿海地區，電力驅動船的數量將會增加，特別是在能夠以清潔和綠色方式提供岸上電力的地方。無論是海上風力發電、太陽能發電還是水力發電，從油井到尾氣的碳排放都非常少。混合動力電池技術也可以在提高航運整體能源效率方面發揮重要作用，不管使用的主要燃料和發動機技術如何。
就船東而言，正確的策略是發展和生存的關鍵。然而，顯而易見的是，不採取行動肯定是不可取的。
考察氫燃料電池在貨櫃船上的應用
根據2015年的資料，在全球最繁忙的貿易航線之一的貨櫃船航線上只需要73萬噸液態氫，相當於2019年氫工業使用量的1％。
一項新的研究得出結論稱，在美國和亞洲之間的太平洋上運營的貨櫃船，僅需要占全球工業氫產量的很小的一部分就能以2015年的水準運營。
這項新研究發現，以美國和亞洲之間的太平洋航線的貨櫃船為例，如果使用這種清潔燃料運行，其消耗的氫在全球使用的氫中只占極低比例。
國際清潔運輸委員會表示，基於2015年世界最繁忙的貿易通道之一的貨櫃運輸業務，該委員會發現，全球將需要73萬噸液氫，占2019年全球工業氫使用量的1％。
在今年3月的另一項研究中，該機構發現，在中國和美國之間的太平洋上運行的大多數貨櫃船隻需要進行微小改造，就能以氫為動力。
該委員會說：「根據分析，2015年99％的海運船舶都可以由氫驅動，只需對燃料容量或操作進行微小改變，用更多的氫燃料替代5％的貨艙空間，或增加一個額外的停靠港進行燃料補充。2015年大約43％的海運船舶可以在沒有任何變化的情況下完成。」
後續報告探討了實現這一目標的基礎設施要求，特別是燃料補給和燃料儲存地點。ICCT說，必要的氫氣供應可以分佈在25個加油站，由儲油罐和燃料供應船提供支援。三分之一的燃料應該來自加利福尼亞州的聖佩德羅灣。
ICCT說：「僅在東北亞和阿拉斯加的氫燃料補給基礎設施就可以為60％以上的航程提供燃料，而這些航程需要額外的燃料補給。考慮到未來海洋燃料的不確定性，不同類型的船舶可能會採用不同類型的零碳燃料。未來的研究重點對勾勒出最綠色的前進道路是至關重要的。我們展示了用液氫替代重油的初步結果。通過後續分析，確定一個分散的加油港口網路，我們增加了另一層信心。」
參考文獻：
- Antonella Teodoro: Weekly briefing: Carriers make calls on future fuels; bleak energy outlook, Lloyd’s List 07 Oct 2020
- James Baker: LNG boxship conversions not economically viable, Lloyd’s List 09 Oct 2020
- IMO’s greenhouse gas plan is already outdated, Lloyd’s List 09 Oct 2020
- Michelle Wiese Bockmann: LNG marine fuel phase-out urged to drive decarbonisation, Lloyd’s List 09 Oct 2020
- Michelle Wiese Bockmann: Charting the right course to 2050 key to thrive or survive, Lloyd’s List 09 Oct 2020
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