三大船型如何“氨”身立命？

本刊記者 趙博

氨燃料被認為是推動綠色航運發展的一次全新探索，對實現國際海事組織提出的減少船舶溫室氣體排放戰略目標具有重要意義。近一段時期以來，航運巨頭紛紛布局氨燃料船舶，船企及相關各方也積極開展船型及技術研發。氨燃料船舶技術已經成為三大主流船型中一道靚麗的風景。

班輪巨頭的靈活選擇

2023年2月，地中海航運（MSC）宣布訂造10艘11500TEU型雙燃料動力集裝箱船。特別值得關注的是，這批訂單具有非常好的技術前瞻性，不僅採用雙動力（液化天然氣<LNG>及傳統燃油）推進，還進行了氨燃料預留設計（Ammonia-Ready）。地中海航運稱，氨燃料是未來零碳航運解決方案的重要發展趨勢之一，“隨着船用氨燃料成本降低和相關技術進步，這批集裝箱船可以經簡易改裝而成為零碳排放的氨燃料動力集裝箱船，未來可幫助公司船隊提前達成零碳排放遠景目標。”地中海航運非常注重營運區間綜合油耗表現，因此與同級別船型相比，這批訂單對載重量要求更大、對航速要求更快、對能效要求更高。經過多次線型優化和設計迭代，該型船最終採用雙島式布置，總長335米，型寬45.6米，型深25米，設計吃水12.5米，設計航速20節。

這家全球最大的班輪公司已經準備好採用替代燃料作為企業脫碳承諾的一部分。今年5月，地中海航運又與船舶設計院及能源解決方案公司等相關方簽署諒解備忘錄，尋求8200TEU型氨動力集裝箱船的概念設計，評估是否可以安全地將氨作為船用燃料及其對船舶運營的影響。地中海航運訂造的8200TEU型雙燃料動力集裝箱船同樣具有非常好的技術前瞻性，氨預留設計便於未來隨着船用氨燃料成本降低和相關技術進步之後，經簡易改裝升級為氨動力集裝箱船。

據Alphaliner統計，截至2023年7月3日，地中海航運以513萬TEU的總運力位列全球前二十大班輪公司之首，訂單運力更是多達150萬TEU（119艘），接近運力總量的30%。克拉克森（Clarkson）提供的數據則顯示，在地中海航運的LNG雙燃料新造船訂單中，氨預留設計超過50%。可見地中海航運對於氨動力船舶的投入力度。“我們需要全球性的靈活解決方案來實現脫碳目標。”地中海航運副總裁Claudio Abbate說，“參與綠色航運走廊能夠使我們與同行分享採用新技術和不同燃料的經驗和想法，這是開啟脫碳之路的實用方式，所獲經驗將在整個行業中傳播。”

雖然在綠色燃料選擇方面，甲醇有絕對的支持者，但班輪公司還在意保持替代燃料的靈活性，以確保未來能源的可選擇性。2023年3月 15 日，日本網聯船務（ONE）宣布訂造10艘13700TEU型集裝箱船，交付後，通過對部分運力的替換來滿足市場需求和脫碳目標，同時實現船隊規模適度增長。一年前，ONE 在“中期戰略”中提到每年新增15萬TEU運力來建立並維持穩固的供應鏈，並要實現公司脫碳目標。ONE表示，除安裝碳捕集裝置及採用其它可實現節能減排的措施外，最新訂造的這批船舶還將實現甲醇燃料和氨燃料預留設計。4月27日，青島造船廠為比利時船東 Compagnie Maritime Belge建 造 的5900TEU型系列船首制船命名。這艘名為“CMA CGM MASAI MARA”的新一代中型支線集裝箱船便配備了氨/柴雙燃料驅動系統，交付後租賃給達飛輪船。塞斯潘與芬蘭船舶設計公司Foreship和馬士基 · 麥克-凱尼 · 穆勒零碳航運中心也合作開發了一型載箱量為15000TEU的集裝箱船，可使用超低硫燃料油（VLSFO）和氨作為燃料。這艘船配有一個11600立方米的非加壓B型氨儲罐，16節航速下可航行約12000海里，續航能力可達 18500 海里左右，可實現遠東-西北歐航線市場等長距離運輸需求。

油船項目發展迅速

油運市場已經在接收相關運力了。2022年8月，希臘船東Capital Ship Management接收了30萬載重噸級VLCC “Amore Mio”號，這是該公司訂造的兩艘LNG/氨雙燃料VLCC中的第一艘，可以稱為被全球VLCC船隊中最環保、最高效、最先進的代表船舶之一。

卡斯托倡議（Castor Initiative）是一個致力於實現油運市場零碳排放的聯盟。2021 年，包括MISC Berhad、三星重工和MAN Energy Solutions在內的氨燃料油船聯合開發項目宣布接納兩個新成員——新加坡海事局和雅苒國際（Yara International），共同研討如何將氨安全地作為船舶燃料的問題。擴大後的聯盟名稱定為“Castor Initiative”。兩年來，卡斯托倡議對於油船的氨燃料應用起到了重要作用，僅2022年，該聯盟成員參與合作的氨預留船舶訂單約90個，規模相當於訂單總量的10%左右（約770萬總噸）。

2022年4月，三星重工和MISC子公司AET簽署的諒解備忘錄顯示，前者建造的雙燃料氨動力VLCC在2025年末和2026年初服役。這兩艘氨燃料VLCC的開發和建造表明在油運市場走向凈零排放過程中，卡斯托倡議邁出了將氨作為燃料變為現實的一步。在此之前，三星重工已經為一艘氨動力阿芙拉型油船（Aframax）進行了概念設計，並計劃在 2024 年實現船舶的商業化應用。不久前，由中國船舶集團第七〇八研究所與中遠海運能源運輸股份有限公司和中遠海運重工有限公司聯合設計研發的氨動力VLCC獲船級社原則性認可，該船型基於最新一代31萬噸級VLCC，在保證各項性能指標先進性的同時，採用MAN Energy Solutions氨燃料主機，配備兩個 6000 立方米C型氨燃料艙，續航力滿足中東航線的往返航程要求。

中國和韓國正在加快氨動力船舶的實船化步伐，日本也希望進一步強化在該型船建造領域的市場競爭力。2022年11月28日，日本郵船宣布與其下屬研發機構Monohakobi 技術研究所（MTI）和芬蘭船舶技術諮詢公司Elomatic Oy已合作完成對使用LNG作為燃料VLCC氨預留概念設計（ARLFV）。這三家公司將 ARLFV定位為“實現未來零排放船舶的新型過渡解決方案”，能有效地將LNG轉換為氨動力，目前已完成的設計包括船舶建造規格（如總長和寬度、載重能力、航程距離、船舶速度等），未來，他們將與造船廠和船舶設備製造商一起根據實際情況對ARLFV進行跟進設計。

作為挪威綠色航運計劃的一部分，該國船舶設計公司Breeze Ship Design聯合多家頂尖機構基於11萬載重噸級阿芙拉型油船進行了NoGAPS項目研發，該項目的主要目標是研究氨發動機、燃料和加註系統在一種通用油船設計上的技術和經濟應用，同時了解並解決設計中的安全挑戰和識別障礙。

NoGAPS項目評估了四衝程發動機氨-電推進系統和二衝程發動機氨-電解決方案，Breeze Ship Design另對燃料艙位置/尺寸、加註能力和船舶穩性進行評估，包括安裝用來提高船舶操縱性、精確保持船位的艏側推。

散貨/氣體船針對性研發

今年年初，商船三井推出的21萬載重噸級紐卡斯爾型氨動力散貨船獲原則性批准。公開資料顯示，這型船在甲板上配備兩個氨燃料儲罐，最大限度地提高巡航能力範圍，並最有效地利用貨載空間。日本郵船則設計了一型氨燃料預留好望角型散貨船，且該型船的動力改裝成本可降低12%左右。氨的能量密度相對較低，需要容量更大的燃料箱才能保持相同航程。由於這種情況，貨物裝載空間及可裝載貨物重量就會減少。同時，較大的燃料箱和額外燃料箱會影響船舶穩性和船體強度。日本郵船尋求解決上述問題的解決方案，並研究了燃料箱布局和船舶的其他規格，下一步將根據概念設計進行實際設計。

上海船舶研究設計院（SDARI）研發設計的85000載重噸級氨燃料散貨船“GREEN DOLPHIN85”正式獲頒中國船級社（CCS）原則性認可證書，據悉，該型船是SDARI為新加坡新誠航運獨家研發設計、全球首次發布的氨雙燃料新巴拿馬型散貨船。該型船有望成為引領航運業綠色環保無碳創新發展的明星船型。研發設計過程中，SDARI應用最新的水動力技術及新能源船型最新研發理念，主動聯合相關設備廠家和船級社，先後解決了在氨燃料應用上的多個技術難點。而早在2020年，SDARI設計的可全程採用氨燃料推進的18萬噸級散貨船就已取得船級社頒發的原則性認可證書。

由於氨燃料的海上應用目前仍處於技術研發階段，因此氨動力船舶設計主要集中於集裝箱船、油船、散貨船等主流船型及液化氣體運輸船。

商船三井與常石造船和三井造船聯合啟動的一個項目旨在開發和建造一艘以氨為主要燃料的遠洋液化氣運輸船，主要設想是在一艘40000立方米中型氨/液化石油氣（LPG）運輸船上配備主要以氨為燃料的主發動機，使其在航行期間通過部分氨貨物作為燃料實現船舶的二氧化碳凈零排放。40000立方米級是國際氨氣海上運輸的主流船型之一，可掛靠全球大部分氨氣和LPG接收港，航線設置廣泛。商船三井計劃於2026年引進該型船，並將其作為該公司首艘凈零排放遠洋運力。另外，日本郵船與日本聯合造船也共同開發了以氨氣作為船舶燃料的液氨運輸船（AFAGC），並為此配備了一艘氨氣浮式儲存再氣化駁船（A-FSRB）。這是創新性的互補項目，後者可使用貨物中的氨作為船用燃料，有助於遠洋船舶早日實現零碳排放目標，後者利用駁船作為陸地設施（如儲罐、再氣化設施等）的替代品，以穩定氨燃料供應。

江南造船研發的氨燃料超大型液化氣體運輸船（VLGC）於2020年獲得船級社原則性認可，當時在全球範圍內尚屬首次。2021年12月10日，江南造船與相關方簽署了2+2艘93000立方米超大型綠氨運輸船（VLAC）合作備忘錄，這是全球最大的氨動力VLAC。 該VLAC配置氨動力主機，可選擇性地配置兩個甲板氨燃料儲罐，除常規業務外，運輸的液氨還可作為氫氣中間載體，為大容量液氫運輸提供現實版解決方案，即以液化氨形態用VLAC進行海上運輸，之後在使用地提取氫。

江南造船科技委主任胡可一說 ：“氨燃料動力船要真正實現工程化及商用化還有大量工作要做，如圍繞氨燃料動力裝置的研發應用、圍護系統的創新、氨作為船用燃料法規的修訂等。”江南造船基於目前在建的兩大主流船型——液化氣船和大型集裝箱船的船型定位，以及各型低溫圍護系統的設計建造經驗，在研發上取得了成果。比如將可裝載液氨的中型液化氣船（MGC）升級為氨燃料推進，其40000立方米的氨動力中型液化氣船船型方案目前已經獲得船級社原則性認可，將VLGC部署升級為氨燃料推進，研發採用氨動力推進的超大型液氨運輸船。“在氨燃料船研發過程中，船廠特別關注如何在船上配置氨燃料發動機、供氣系統以及儲存氨燃料的圍護系統如何創新等，這些技術的成熟度決定了氨燃料船的商用化進程。”