押注綠色燃料（氫/氨/醇）：拆解馬士基等航運(yùn)巨頭技術(shù)路線
全球航運(yùn)業(yè)承載著90%的國(guó)際貿(mào)易。國(guó)際海事組織（IMO）公布的數(shù)據(jù)顯示，全球航運(yùn)業(yè)每年的碳排放量約為10.76億噸，占世界二氧化碳排放總量的2.89%，并呈繼續(xù)增加的趨勢(shì)。
為促進(jìn)航運(yùn)業(yè)節(jié)能減排，在IMO《2023年船舶溫室氣體減排戰(zhàn)略》框架下，行業(yè)正面臨2040年減排70%的攻堅(jiān)目標(biāo)。中國(guó)同步推進(jìn)的《船舶制造業(yè)綠色發(fā)展行動(dòng)綱要（2024-2030年）》提出，到2025年綠色動(dòng)力船舶國(guó)際市場(chǎng)份額超50%。
一、主流綠色船舶技術(shù)對(duì)比與進(jìn)展
目前，氫作為船舶動(dòng)力能源主要有兩種方式，一種是氫在氧氣中燃燒產(chǎn)生熱能，利用熱力發(fā)動(dòng)機(jī)將熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，燃燒后的生成物是水；另一種是氫動(dòng)力電池，通過(guò)設(shè)置多層的“質(zhì)子交換膜”獲得推進(jìn)所需的高電壓，再通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳推動(dòng)船舶前進(jìn)。
中國(guó)首艘氫燃料電池動(dòng)力船“三峽氫舟1號(hào)”已于2023年10月首航，其燃料電池額定功率達(dá)500千瓦，預(yù)計(jì)每年可替代燃油103.16噸，減少二氧化碳排放343.67噸。2024年12月，中國(guó)首艘氫燃料電池動(dòng)力集裝箱船“東方氫港”下水，搭載2套240千瓦燃料電池組，續(xù)航達(dá)380公里，年減碳700噸。氫燃料船正處于從示范邁向商業(yè)化的關(guān)鍵階段，內(nèi)河與近海場(chǎng)景率先突破，遠(yuǎn)洋航運(yùn)依賴氫基燃料協(xié)同。
氨
純氨燃燒僅產(chǎn)生氮?dú)猓∟?）和水（H?O），若采用可再生能源生產(chǎn)的“綠氨”（通過(guò)電解水制氫+哈伯法合成），則全生命周期可實(shí)現(xiàn)碳中和。此外，液氨的能量密度約3.5 kWh/L，雖僅為柴油的一半，但遠(yuǎn)高于液氫（1.3 kWh/L），船舶無(wú)需過(guò)大的燃料艙即可滿足遠(yuǎn)洋航行需求。
2024年2月，全球首艘氨燃料動(dòng)力集裝箱船由中國(guó)船舶集團(tuán)旗下上海船舶研究設(shè)計(jì)院自主研發(fā)并獲得比利時(shí)船東CMB.TECH的訂單。中國(guó)船舶大連造船與馬來(lái)西亞國(guó)際航運(yùn)公司MISC集團(tuán)簽署了2艘液氨雙燃料動(dòng)力阿芙拉型油船的建造合同，成為全球首例液氨燃料動(dòng)力油船訂單。根據(jù)氨能協(xié)會(huì)（AEA）提供的數(shù)據(jù)，截至2024年12月，已訂購(gòu)和宣布了以氨為燃料的船舶總共為129艘，另有193艘“氨燃料就緒”船舶。
甲醇
甲醇燃燒后產(chǎn)生的污染物較少，與傳統(tǒng)燃油相比，可大幅減少硫氧化物、氮氧化物和顆粒物的排放。此外，甲醇在常溫常壓下為液體，儲(chǔ)存運(yùn)輸無(wú)需低溫儲(chǔ)罐或高壓容器，大大降低了船舶的設(shè)計(jì)和建造成本。而且，甲醇的生產(chǎn)原料來(lái)源廣泛，工業(yè)上主要采用一氧化碳、二氧化碳加壓催化氫化法合成甲醇，天然氣、煤、焦炭、煤層氣、石腦油、重油等都可以成為制取甲醇的原料。
2024年，甲醇燃料船訂單高達(dá)166 艘，占比32%，僅次于LNG燃料船。這一數(shù)據(jù)背后，是全球航運(yùn)巨頭們對(duì)甲醇這一清潔能源的高度認(rèn)可與大力布局。截止至2024年12月，全球航運(yùn)龍頭馬士基已經(jīng)有6艘能夠使用甲醇的雙燃料船舶投入運(yùn)營(yíng)，并且訂購(gòu)了18艘大型甲醇動(dòng)力集裝箱船，計(jì)劃兩年內(nèi)交付。這些船舶在使用綠色甲醇作為燃料時(shí)，每天可減少約280噸二氧化碳排放（數(shù)據(jù)來(lái)源：互聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈）。
3、LNG/LPG：傳統(tǒng)替代燃料的“第二曲線”
LNG
LNG燃料船以天然氣為燃料，能減少約80%的二氧化氮排放量，二氧化碳排放量降低25%左右，二氧化硫以及顆粒物排放量更是能減少100%，大大減輕了對(duì)大氣環(huán)境的污染。此外，LNG燃料不溶于水，不會(huì)造成水污染。
LNG船隊(duì)在過(guò)去的10年始終保持年凈增長(zhǎng)，截至2024年年底，全球LNG運(yùn)輸船隊(duì)達(dá)808艘，運(yùn)力（艙容）合計(jì)1.22億立方米。中國(guó)LNG船建造能力從“單點(diǎn)突破”邁向“全面開(kāi)花”，國(guó)內(nèi)有能力建造大型LNG船的船廠從曾經(jīng)僅滬東中華一家逐漸增加到了五家，江南造船、大連造船、招商工業(yè)和揚(yáng)子江船業(yè)等紛紛相繼承接了大型LNG船訂單。
LPG
LPG船專為運(yùn)輸丙烷、丁烷等石油碳?xì)浠衔锘蚱浠旌衔镌O(shè)計(jì)。同時(shí)，這些船舶也能承載丙烯、丁烯及部分化工產(chǎn)品，甚至包括乙烯。LPG船根據(jù)所攜帶氣體的不同液化條件，分為全壓式、半冷半壓式和全冷式三種類型。全壓式通過(guò)高壓維持液態(tài)，半冷半壓式結(jié)合冷卻與加壓技術(shù)，而全冷式則采用常壓低溫儲(chǔ)存方式。其減排效果弱于LNG，但全壓式LPG船因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，適合小型終端。
據(jù)克拉克森最新統(tǒng)計(jì)，2024年全球LPG船新船訂單量達(dá)到146艘約990萬(wàn)立方米，按運(yùn)力計(jì)算是過(guò)去10年平均水平的2.7倍。從建造國(guó)家來(lái)看，韓國(guó)船企在LPG船建造市場(chǎng)仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，按運(yùn)力計(jì)算去年韓國(guó)船企承接了全球51%的LPG船訂單。不過(guò)，隨著中國(guó)船企的崛起，韓國(guó)船企的市占率已經(jīng)在過(guò)去五年中下降了14個(gè)百分點(diǎn)。相比之下，中國(guó)船企的市占率則進(jìn)一步擴(kuò)大，達(dá)到46%。
二、熱管理：被低估的減排“加速器”
清潔能源船舶新技術(shù)在帶來(lái)環(huán)保效益的同時(shí)，也帶來(lái)了復(fù)雜的熱管理難題——能量轉(zhuǎn)換效率、低溫儲(chǔ)存、廢熱回收等環(huán)節(jié)，都需要高效熱交換技術(shù)支撐。
例如，LNG動(dòng)力船需通過(guò)氣化器在極低溫環(huán)境下將液態(tài)天然氣轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，這一過(guò)程依賴高效換熱技術(shù)回收冷能，用于船舶制冷或輔助供電；氫燃料電池在發(fā)電時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，需通過(guò)液冷或風(fēng)冷技術(shù)控制電堆溫度，確保反應(yīng)效率；氨燃料技術(shù)雖未大規(guī)模商用，但其燃燒或裂解制氫的過(guò)程同樣涉及高溫與低溫的交替控制。這些場(chǎng)景中，換熱器既要確保能源高效轉(zhuǎn)化，又要維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
面對(duì)綠色船舶的多樣化需求，沈氏科技針對(duì)該領(lǐng)域推出了定制化熱管理解決方案，產(chǎn)品包括：高/低壓氣化器、天然氣液化器、天然氣冷卻器、壓縮機(jī)后冷卻器、BOG換熱器等，并已成功應(yīng)用于多個(gè)項(xiàng)目。
三、綠色船舶未來(lái)：技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同
總的來(lái)看，綠色船舶發(fā)展需跨越三大門檻：燃料成本、基礎(chǔ)設(shè)施、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。例如：
?模式創(chuàng)新：探索“風(fēng)能發(fā)電-電解制氫-氨合成”的離岸燃料供應(yīng)鏈，降低綠氫制備成本；
?政策協(xié)同：建立碳稅與綠色補(bǔ)貼聯(lián)動(dòng)機(jī)制，激勵(lì)船東改造。
綠色航運(yùn)不是單一路徑的競(jìng)賽，而是多元技術(shù)共生的生態(tài)。從LNG的規(guī)模化應(yīng)用到氨燃料的破冰試航，從氫能儲(chǔ)運(yùn)的突破到熱管理技術(shù)的迭代，綠色船舶正駛向“零碳深水區(qū)”。
