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 3月14日，德国发动机制造商MAN Energy Solutions（简称MAN）发文说，船用氢燃料将引领航运业未来；此前，世界首艘零排放自卸氢燃料散货船获颁劳氏船级社（LR）的原则性认可证书（Approval in Principle）。

航运业面临“脱碳”考验

国际海事组织（IMO）2020年的数据显示，全球航运业在二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体的排放每年已超过10亿吨。其中，二氧化碳的排放占据绝对主导，达98%。航运业的碳排放占全球人为活动排放总量的比重已逼近3%。

带动全球90%贸易活动的航运业，如今正面临更为严苛的“脱碳”考验。

几乎港口中的每一件设备都在燃烧燃料——集装箱船约占港口排放总量的一半，其次是油轮和化学品船。拖船和渡轮也造成污染。在陆地上，随着起重机搬运重达20吨以上的集装箱，柴油卡车空转数小时等待装载货物……

据VesselsValue数据显示，在全球现役船队（散货船、油船和集装箱船）中，只有21.7%的船舶符合船舶能效设计指数(EEDI)和现有船舶能效指数（EEXI）要求。其中，散货船的合规率最低，合规比例仅为10.0%；集装箱船作为最大的二氧化碳排放源之一，合规比例为25.6%；以艘数统计，虽然油船表现最佳，但合规比例也才达到30.4%。

IMO预警，如果控制措施不及时落实，预计全球船舶碳排放量在2050年将飙升150%~250%，占比增至18%。

其实，早在2018年国际海事组织（IMO）就已制定了航运业的碳减排目标：在2008年基准上至2030年碳排放强度降低40%，至2050年温室气体年度总排放量降低50%的目标。不过，如今在各方看来，这一目标还不够彻底。联合国秘书长古铁雷斯、多个国家政府和行业组织，以及大型货主公司等都期望IMO将目标锁定为——2050年实现航运零排放。

航运业减排成效的核心在于可替代燃料的生产和供给，即清洁燃料的布局，对此，专业航运信息咨询平台信德海事的负责人陈洋说：“船舶选用可替代燃料是航运脱碳的一种重要手段，也是真正能实现净零排放的途径。”

目前备受航运业关注的可替代燃料主要有LNG（液化天然气）、LPG（液化石油气）、生物燃油、甲醇、氢、氨等。“不同替代燃料船舶目前的发展程度相差较大，目前来看，LNG燃料船舶技术发展最为成熟，也是被很多公司视为过渡燃料的选择。”陈洋说道。

此外，作为下一代船用清洁能源，氢燃料近年来在航运业减排中的作用也备受关注。这种可替代性燃料的特点在于都不含碳，燃烧不会生成二氧化碳。

氢燃料电池在船舶领域的应用具有三大优势：其一，氢燃料电池电能效率高，不产生温室气体；其二，氢气支持远程运输，可实现快速加氢；其三，氢气可储存在大型液体储存设施中，便于在码头加氢。

各国纷纷瞄准船用氢燃料市场

船舶行业每年的碳排放量为11.2亿吨以上，约占世界二氧化碳排放总量的4.5%，并仍处于继续增加的趋势。同时，IMO2020限硫令和“双碳”目标都在倒逼船舶行业的绿色转型，这也为发展氢能船舶产业带来了市场机遇。

替代燃料对于航运业脱碳化至关重要，为了在零碳船舶市场抢占先机，日本政府准备投入巨资支持氨燃料、氢燃料船舶研发，以支持零排放船舶等新一代船舶的普及，加强日本造船业和船舶工业的国际竞争力，同时推进新型船舶在海运业的实际应用，推广零排放船舶。

据悉，船用氢燃料发动机、船用氢燃料储罐和燃料供给系统（MHFS）的开发工作由川崎重工、洋马动力技术有限公司（Yanmar Power Technology Co., Ltd.）以及日本发动机公司（Japan Engine Corporation）共同进行，项目时间为2021财年至2030财年的10年间，预计总投资219亿日元，其中210亿日元由NEDO提供支持。

近日，全球首艘100%氢燃料电池动力商用船舶建成，并在美国西海岸为正式运营做准备。该船舶由位于华盛顿州贝灵翰姆的船舶制造商All American Marine（AAM）公司制造，将作为美国第一艘氢燃料电池船舶在加州湾区运营，以展示零排放氢燃料电池技术在海上应用的商业化途径。

该船配备了由零排放工厂（Golden Gate零排放海运公司）提供的氢燃料电池组件，该氢燃料电池组件包括360千瓦的燃料电池和一个重达246千克的储氢罐。此外，该系统还集成了由XALT提供的100千瓦时锂离子电池和BAE系统提供的2组300千瓦电力推进系统。氢燃料电池动力系统具有与柴油相当的动力、操作灵活性、零碳排放和维护简便的优势。

挪威清洁技术公司TECO 2030研制的氢燃料电池系统和3种版本燃料电池模块日前获得了DNV船级社颁发的原则批复(AiP)。

据介绍，TECO 2030公司的船用燃料电池是全球首个专门设计用于船舶和其它重型装备应用的燃料电池系统。这种氢燃料电池能将氢转化为电力，并且只排放水蒸气和暖空气。通过用这些燃料电池替换船上的一台或多台发动机，船舶就能从化石燃料转换为氢燃料，将污染排放量减少到零，使船舶可以在整个旅程中或在短距离航行包括进出港口时实现无排放航行。

在我国，自去年开始，燃料电池在船舶领域的应用正在迎来新的曙光，布局氢能船舶的企业明显增多。

从布局的企业来看，以国电投氢能、未势能源、武汉众宇动力、广东喜玛拉雅为代表的燃料电池企业开始将眼光投向氢能船舶；以广东众江船艇、江龙船艇为代表的船舶企业正聚焦氢能以实现船舶行业的绿色转型。

从“面世”的氢能船舶相关产品来看，国内在该领域已掌握了船用燃料电池系统设计、开发等多项技术，商业化应用潜力初显。国内氢能船舶领域涌现出的产品主要用于内河领域的游船，包括观光船舶、巡查船舶等。

应用路漫漫，前景仍看好

在“双碳”战略下，新能源的运用成为一种趋势，氢燃料则是时下最受关注的能源之一。中国船舶集团有限公司第七一一研究所总工程师王锋认为，氢燃料要想广泛应用于船动力，还有很长的路要走。

首先，目前氢燃料电池的续航能力很难满足船舶，特别是远洋船舶的需求。原因之一是氢燃料电池功率密度不够大，续航力远远不能满足远洋船舶需求，只能作为辅助能源来使用。

另外，氢燃料的存储和运输也是难题。一是要解决“氢脆”（氢对材料产生影响，使其强度变差导致脆化甚至开裂）的问题；二是，氢的储运问题。液态氢要在低于-253℃下低温存储，相比液态天然气所需的-160℃，技术难度提高了太多。

此外，氢燃料电池动力船舶在应用上还存在诸多问题。广州船舶及海洋工程设计研究院黄河、徐文珊、李明敏撰文指出，一是船用氢燃料电池标准规范尚不完善。虽然各国已有了多项实船应用的案例，但目前国际海事组织尚未制定氢燃料电池动力船适用的行业准则。中国船级社（CCS）颁布的《船舶应用替代燃料指南》（2017）对氢燃料电池的使用做出了指导和规定，但存在诸多不完善之处，如对船用燃料电池作为主电源以及船用产品取证等相关要求尚未明确，亟需通过项目专项研究，完善设计、制造及检验的技术标准，以填补我国规范在氢燃料动力船舶领域的空白。

二是船用氢燃料电池技术研究不足。我国船用氢燃料电池的相关研究主要集中在高校与部分科研院所，缺少工程化应用研究。目前，燃料电池模块和燃料电池动力系统主要为车用产品，而船舶与车辆在工作环境以及作业工况要求方面存在巨大区别，尤其在安全性上，亟需开展船用燃料电池系统研究工作，以推进氢燃料船舶工程应用进程。

三是船用氢气存储及加注技术亟待突破。船用氢气存储和加注是制约氢燃料电池发展的主要瓶颈之一。目前，氢气存储和加注技术已在车用燃料电池领域初步实现产业化，但船舶有续航力长、氢气耗量大、环境因素复杂、安全要求高等特点，船用氢气存储和加注技术应用尚不成熟。此外，由于燃料补给限制条件多，加注设施选址困难、审批难度大等问题亟待突破。

文章指出，氢燃料电池动力系统是多个设备、部件及分系统的集成，涉及的产业范围广泛，不仅可以带动船舶交通运输业，而且可以带动相关装备制造业及其他产业领域的蓬勃发展。

随着世界石油价格的不断上涨和环保要求的提高，以及氢燃料的成本降低，氢燃料电池广泛应用于船舶产业领域指日可待，将引领船舶动力系统的换代革命。

来源：中国水运网