特别关注｜2024年替代燃料应用的9个里程碑

摘要：▼2024年初，MAN Energy Solutions及其授权厂商三井E&S完成了50厘米缸径大型船用二冲程测试发动机的氢燃烧操作，在各种负载和运行条件下实现了稳定运行，包括100%负载下的氢气燃烧。

在刚刚过去的一年里，海事界在开发替代燃料解决方案和船舶脱碳技术方面取得诸多进步，几个里程碑式的项目相继完成。

▼2024年初，MAN Energy Solutions及其授权厂商三井E&S完成了50厘米缸径大型船用二冲程测试发动机的氢燃烧操作，在各种负载和运行条件下实现了稳定运行，包括100%负载下的氢气燃烧。

这是全球首次成功在50厘米缸径的大型船用二冲程发动机上进行氢燃烧试验，两家公司将四个气缸中的一个转换为氢气运行，并由氢气供应系统（含液氢罐、氢气压缩机等）供应高压氢气。在使用氢燃料的100%负载运行中，气缸压力曲线与使用传统燃料运行的其他三个气缸的压力曲线相当，同时，氢气供应系统能够稳定供应发动机所需的高压氢气。

图源/三井E&S

▼世界首款采用高压直喷式的氨双燃料发动机出现在2024年。HD现代在其蔚山总部发动机技术中心完成了HiMSEN氨双燃料发动机（H22CDF-LA）的型式认可试验。

氨发动机主要基于低压预混燃烧法，即通过压缩将氨和空气混合后送入发动机燃烧室进行燃烧。高压直喷法可在发动机燃烧室内压缩空气，然后以高压喷射氨气进行燃烧。尽管该方式在输出效率、燃油效率及减少二氧化氮等温室气体方面具有优势，但由于技术难度高，此前没有成功案例。

在优化燃料喷射时间和周期以最大限度提高燃烧效率的同时，HD现代还使用了选择性催化还原系统，以尽量减少氮氧化物和未燃烧氨的排放。此外，由HD韩国造船海洋独立开发的集成式洗涤器可有效降低氨浓度。

图源/HD现代

▼2024年底，MAN Energy Solutions在其哥本哈根研究中心成功进行了首次氨发动机测试。

氨在二冲程4T50ME-X型发动机中成功燃烧特别是在先导油量和燃烧稳定性方面的数据，标志着全尺寸二冲程船用发动机的一个重要里程碑。MAN Energy Solutions的氨发动机研发项目于2019年启动，预计首台氨发动机于2026年左右在商船上运行。

图源/MAN Energy Solutions

▼温特图尔（WinGD）开发的甲醇燃料发动机取得重大进展，2024年底，首台商用10X92DF-M甲醇燃料发动机在中船三井造船柴油机有限公司实现运行，并成功完成全负荷测试，甲醇燃料占比达到并超过95%以上。

该发动机将被安装在中远海运集装箱运输有限公司建造的16000TEU集装箱船系列船的第4艘上，该船正在扬州中远海运重工有限公司建造。

通过92厘米缸径单缸试验发动机验证甲醇燃料技术后，10X92DF-M发动机在全负荷运行时表现稳定，性能符合预期，标志着甲醇作为船用燃料在实现绿色航运目标方面迈出了重要一步。

图源/温特图尔

▼2024年11月，全球首艘经改装后使用甲醇双燃料的在役大型集装箱船“MAERSK HALIFAX”轮驶离船厂，重新投入运营。

“MAERSK HALIFAX”轮原本船长353米、型宽53.5米，为容纳燃料舱而进行了船体扩建，船长增加15米，达到368米，运载能力也从15000TEU增加到15690TEU。

图源/马士基

▼去年6月，由太平洋海洋工程（舟山）有限公司进行双燃料改造的支线集装箱船“ECO UMANDE”轮交付。这是全球第一艘完成甲醇双燃料改造的在役集装箱船。

“ECO UMANDE”轮船长148米、型宽27.2米、型深14.3米，采用无舱盖设计，载箱量为1170TEU，一人驾驶桥楼、电子海图自动航行和航迹保持系统的设计使其自动化程度有效提升。该船采用MAN Energy Solutions研发的5S50ME甲醇双燃料主机，配置轴带发电机和可调桨、悬挂襟翼舵等节能装置。

图源/太平洋海洋工程（舟山）有限公司

▼全球首艘氨燃料商用拖船“SAKIGAKE”轮由日本邮船推出，该船船长37.2米、型宽10.2米。

2023年10月，日本邮船启动液化天然气（LNG）动力拖船“SAKIGAKE”轮的改装工程，改装更换包括主机和燃料箱在内的整个发动机，并对发动机舱进行切割，拆除现有的LNG燃料设备，安装新的氨燃料设备。2024年2月，日本邮船顺利接收用于“SAKIGAKE”轮的氨发动机。该型发动机由IHI动力系统公司和日本船级社共同开发，于2024年6月安装于“SAKIGAKE”轮上。

图源/日本邮船

▼船对船加注是船舶替代燃料成熟应用的重要标志之一，在没有氨加注基础设施的情况下，船对船转运通过复制其基本步骤，提供了接近加注过程的方法。2024年9月，由全球海事脱碳中心牵头的产业联盟在澳大利亚丹皮尔港锚地成功进行了船对船的氨转运。

作业两船为“GREEN PIONEER”轮和“NAVIGATOR GLOBAL”轮，氨燃料由Yara Clean Ammonia提供。“GREEN PIONEER”轮为商船三井旗下一艘35000立方米氨运输船，“NAVIGATOR GLOBAL”轮是Navigator Gas拥有的一艘22500立方米氨运输船。

作业期间，“GREEN PIONEER”轮和“NAVIGATOR GLOBAL”轮进行了4000立方米的氨燃料船对船转运。

图源/商船三井

图源/Navigator Gas

▼全球第一艘无碳氨动力船“NH3 KRAKEN”轮已成功完成首航。该船初建于1957年，2024年9月，氨发电解决方案供货商Amogy对其完成改装，在哈德逊河支流上完成一次航行。

Amogy研发的氨发电系统可将液氨裂解为氢和氮，氢被输送到船舶燃料电池中，产生零碳排放的高效能电力。这提供了一种永续的洁净能源解决方案，此次示范期间，“NH3 KRAKEN”轮以完全由再生能源生产的绿色氨为燃料，进一步减少了碳足迹。Amogy提供的无碳能源解决方案，实现了海运等难消减行业以及固定发电应用的去碳化，其专利氨裂解技术已在实际应用中得到验证，是一种高效的液氨分离方法，可与氢燃料电池相结合进行发电。