DNV：航运脱碳，请关注碳捕获与核动力

由于未来碳中和燃料的供应和成本存在不确定性，迫使船东、港口和其他利益相关方考虑能够实现净零排放的所有技术选择。DNV最近的《面向2050年的海事展望》中包含了关于船上碳捕获以及核动力推进能否成为重要选择的案例研究。

“在接下来航运业脱碳决定性的十年间，我们应该不遗余力地追求我们需要并且想要的未来”，DNV海事首席顾问、《面向2050年的海事展望》主要作者Eirik Ovrum表示，“我们的研究表明了在特定条件下，碳捕获与核动力能够弥合短期措施与2030年后所需更大努力之间的差距，从而实现IMO和即将生效的欧盟排放法规中设定的2040年和2050年目标。”

评估碳捕获与核动力，以减少船舶排放

该研究为海事利益相关方提供了新鲜出炉的洞察，他们在船舶的设计和运营以及燃料的生产、配送和加注等方面面临着代价高昂的投资决策。

研究有两大目标。其一是确定使用这些技术是否现实可行，其二是把它们的生命周期成本与行业中最常讨论的燃料策略进行对比，例如燃料油、液化天然气（LNG）、甲醇和氨，每一种燃料中都混合了碳中和燃料（生物/ e-MGO、生物/e-LNG、生物/e-甲醇、蓝氨/e-氨），以满足温室气体（GHG）减排目标。

图1：DNV的FuelPath模型

DNV的FuelPath（燃料路径）模型提供了不同场景的结果

DNV的技术经济性评估包含了两个案例研究，其中运用了DNV经过反复验证的FuelPath模型。研究对象分别为一艘大型现代远洋船舶和一艘从事远东—西欧航线的1.5万标箱集装箱船。

模型中可更改的输入信息（图1）包括船舶规格和用途、新造船的温室气体排放目标，以及转换装置和燃料系统等设计选项。

研究2030年后的船舶脱碳

《面向2050年的海事展望》介绍了案例研究中涉及的技术性、操作性和经济性假设。事实上，该模型评估了船舶整个生命周期内涉及燃料的可用设计选项的经济性绩效。成果是不同燃料价格场景下的总拥有成本和燃料策略成本。年度成本包括了年度资本支出（CAPEX）、燃料成本、碳价格和运营支出（OPEX）。

针对案例研究船舶的基准化燃料策略

该研究基于真实世界的数据和经验，首先对燃料策略的成本进行了基准化，这些策略反映了案例研究船舶在其生命周期内可供选择的能量转换装置和燃料系统的设计选项。

图2：案例研究船舶的年度成本和净现值的基准跨度，燃料策略采用燃油、LNG、氨和甲醇且这四种策略的碳中和燃料混合度均符合要求（《面向2050年的海事展望》2023年版）

更具体来说，DNV运用对于2030-2060年期间每年的最高和最低燃料价格的数据驱动估算，为不同燃料策略下的案例研究船舶创建了年度成本和净现值的基准跨度（图2）。利用这些跨度就可以评估在什么样的条件下，船上使用碳捕获和核动力推进技术具有可行性。

船上CCS的案例研究模型

《面向2050年的海事展望》详细介绍了这项研究的假设条件。简言之，船舶使用重燃油（HFO），拥有二氧化碳捕获装置和储罐，并配备了硫氧化物（SOX）洗涤塔和废气预处理装置。

研究模拟的是两种船上碳捕获和储存（CCS）场景下的年度成本，即低成本与高成本，以补偿包括CAPEX和OPEX在内的经济不确定性。它侧重于评估对船上碳捕获经济性影响最大的两个参数。其一是“燃料惩罚”，即捕获装置运转所需的额外能量；其二是“二氧化碳储存成本”，即运输和储存二氧化碳的成本总额。

船上CCS的经济性案例有什么要求？

在年度成本范围方面，低CCS成本场景看起来好于其他燃料策略（图3）。《面向2050年的海事展望》将其部分归因于场景中的HFO价格，以及与购买更大比例碳中和燃料成本相比的燃料惩罚与碳储存成本。

图3：与基准相比，船上碳捕获与储存（CCS）的低成本场景与高成本场景下、案例研究中的年度成本（左）和净现值（右）的范围（《面向2050年的海事展望》2023年版）

高CCS成本场景在所研究的燃料策略中居于中位。关于净现值，到本世纪中叶高CCS成本案例接近于燃料策略的平均值，而低CCS成本案例要优于四分之三的燃料策略。

“我们的研究表明，如果捕获技术的燃料惩罚较少，并且CCS行业能在我们的模型中提供较低的碳储存成本，那么就能得到船上CCS的经济性案例”，Ovrum说。

核动力推进的案例研究模型

《面向2050年的海事展望》详细介绍了这项研究的假设条件。其中之一是反应堆及相关系统的租赁和服务。这是因为核动力推进的CAPEX存在不确定性，但通常认为可能是船舶本身成本的两倍。

与碳捕获研究一样，也采用了核动力高成本和低成本的场景，以缓解商船反应成本面临的不确定性（《面向2050年的海事展望》讨论了成本驱动因素）。

核动力推进的经济性案例有什么要求？

图4显示了在船舶脱碳进程中，与基准燃料策略（燃料油、LNG、甲醇和氨）相比，核动力推进的估算年度成本（CAPEX、OPEX、燃料成本、碳成本）和净现值。

图4：与基准相比，船舶核动力推进的低成本场景与高成本场景下、案例研究中的年度成本（左）和净现值（右）的范围（《面向2050年的海事展望》2023年版）

相比于2030年起到2050年实现脱碳期间不断扩大的基准成本范围，核动力的年度成本似乎看起来更稳定。对此，《面向2050年的海事展望》总结指出，随着温室气体限制的不断收紧，核动力推进将变得越来越有竞争力。

“结论是如果开发出的反应堆能到达到报告中所述的低成本水平范围，那么就能得到核动力推进的经济性案例”，Ovrum总结道。

案例研究的关键要点

DNV的结论为以下前景提供了支持：在合适的条件下，船上的碳捕获与核动力推进可以缓解对可持续生物质与可持续电力的竞争。

船上碳捕获可以让海事行业摆脱对碳中和燃料的竞争。

核动力推进本身是碳中和的，相比碳中和燃料，它受价格波动和供应问题的影响较小。

对海事利益相关方的意义

报告认可了碳捕获需要用于去除废气中二氧化碳的船上设施、用于处理捕获二氧化碳的岸上装置、临时储存和卸载设施、以及管道和永久储存装置等基础设施。发展核动力的障碍包括国际法规、公共认知和技术成本。

“这两种技术肯定都面临障碍。但我们的研究表明，在合适的情况下，两者都可以为海事行业所需的灵活工具箱提供有经济性和有价值的补充，以确保在碳中和燃料的预期竞争中满足中长期的脱碳目标”，Ovrum强调。

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