三大船型如何“氨”身立命？

本刊记者 赵博

氨燃料被认为是推动绿色航运发展的一次全新探索，对实现国际海事组织提出的减少船舶温室气体排放战略目标具有重要意义。近一段时期以来，航运巨头纷纷布局氨燃料船舶，船企及相关各方也积极开展船型及技术研发。氨燃料船舶技术已经成为三大主流船型中一道靓丽的风景。

班轮巨头的灵活选择

2023年2月，地中海航运（MSC）宣布订造10艘11500TEU型双燃料动力集装箱船。特别值得关注的是，这批订单具有非常好的技术前瞻性，不仅采用双动力（液化天然气<LNG>及传统燃油）推进，还进行了氨燃料预留设计（Ammonia-Ready）。地中海航运称，氨燃料是未来零碳航运解决方案的重要发展趋势之一，“随着船用氨燃料成本降低和相关技术进步，这批集装箱船可以经简易改装而成为零碳排放的氨燃料动力集装箱船，未来可帮助公司船队提前达成零碳排放远景目标。”地中海航运非常注重营运区间综合油耗表现，因此与同级别船型相比，这批订单对载重量要求更大、对航速要求更快、对能效要求更高。经过多次线型优化和设计迭代，该型船最终采用双岛式布置，总长335米，型宽45.6米，型深25米，设计吃水12.5米，设计航速20节。

这家全球最大的班轮公司已经准备好采用替代燃料作为企业脱碳承诺的一部分。今年5月，地中海航运又与船舶设计院及能源解决方案公司等相关方签署谅解备忘录，寻求8200TEU型氨动力集装箱船的概念设计，评估是否可以安全地将氨作为船用燃料及其对船舶运营的影响。地中海航运订造的8200TEU型双燃料动力集装箱船同样具有非常好的技术前瞻性，氨预留设计便于未来随着船用氨燃料成本降低和相关技术进步之后，经简易改装升级为氨动力集装箱船。

据Alphaliner统计，截至2023年7月3日，地中海航运以513万TEU的总运力位列全球前二十大班轮公司之首，订单运力更是多达150万TEU（119艘），接近运力总量的30%。克拉克森（Clarkson）提供的数据则显示，在地中海航运的LNG双燃料新造船订单中，氨预留设计超过50%。可见地中海航运对于氨动力船舶的投入力度。“我们需要全球性的灵活解决方案来实现脱碳目标。”地中海航运副总裁Claudio Abbate说，“参与绿色航运走廊能够使我们与同行分享采用新技术和不同燃料的经验和想法，这是开启脱碳之路的实用方式，所获经验将在整个行业中传播。”

虽然在绿色燃料选择方面，甲醇有绝对的支持者，但班轮公司还在意保持替代燃料的灵活性，以确保未来能源的可选择性。2023年3月 15 日，日本网联船务（ONE）宣布订造10艘13700TEU型集装箱船，交付后，通过对部分运力的替换来满足市场需求和脱碳目标，同时实现船队规模适度增长。一年前，ONE 在“中期战略”中提到每年新增15万TEU运力来建立并维持稳固的供应链，并要实现公司脱碳目标。ONE表示，除安装碳捕集装置及采用其它可实现节能减排的措施外，最新订造的这批船舶还将实现甲醇燃料和氨燃料预留设计。4月27日，青岛造船厂为比利时船东 Compagnie Maritime Belge建 造 的5900TEU型系列船首制船命名。这艘名为“CMA CGM MASAI MARA”的新一代中型支线集装箱船便配备了氨/柴双燃料驱动系统，交付后租赁给达飞轮船。塞斯潘与芬兰船舶设计公司Foreship和马士基 · 麦克-凯尼 · 穆勒零碳航运中心也合作开发了一型载箱量为15000TEU的集装箱船，可使用超低硫燃料油（VLSFO）和氨作为燃料。这艘船配有一个11600立方米的非加压B型氨储罐，16节航速下可航行约12000海里，续航能力可达 18500 海里左右，可实现远东-西北欧航线市场等长距离运输需求。

油船项目发展迅速

油运市场已经在接收相关运力了。2022年8月，希腊船东Capital Ship Management接收了30万载重吨级VLCC “Amore Mio”号，这是该公司订造的两艘LNG/氨双燃料VLCC中的第一艘，可以称为被全球VLCC船队中最环保、最高效、最先进的代表船舶之一。

卡斯托倡议（Castor Initiative）是一个致力于实现油运市场零碳排放的联盟。2021 年，包括MISC Berhad、三星重工和MAN Energy Solutions在内的氨燃料油船联合开发项目宣布接纳两个新成员——新加坡海事局和雅苒国际（Yara International），共同研讨如何将氨安全地作为船舶燃料的问题。扩大后的联盟名称定为“Castor Initiative”。两年来，卡斯托倡议对于油船的氨燃料应用起到了重要作用，仅2022年，该联盟成员参与合作的氨预留船舶订单约90个，规模相当于订单总量的10%左右（约770万总吨）。

2022年4月，三星重工和MISC子公司AET签署的谅解备忘录显示，前者建造的双燃料氨动力VLCC在2025年末和2026年初服役。这两艘氨燃料VLCC的开发和建造表明在油运市场走向净零排放过程中，卡斯托倡议迈出了将氨作为燃料变为现实的一步。在此之前，三星重工已经为一艘氨动力阿芙拉型油船（Aframax）进行了概念设计，并计划在 2024 年实现船舶的商业化应用。不久前，由中国船舶集团第七〇八研究所与中远海运能源运输股份有限公司和中远海运重工有限公司联合设计研发的氨动力VLCC获船级社原则性认可，该船型基于最新一代31万吨级VLCC，在保证各项性能指标先进性的同时，采用MAN Energy Solutions氨燃料主机，配备两个 6000 立方米C型氨燃料舱，续航力满足中东航线的往返航程要求。

中国和韩国正在加快氨动力船舶的实船化步伐，日本也希望进一步强化在该型船建造领域的市场竞争力。2022年11月28日，日本邮船宣布与其下属研发机构Monohakobi 技术研究所（MTI）和芬兰船舶技术咨询公司Elomatic Oy已合作完成对使用LNG作为燃料VLCC氨预留概念设计（ARLFV）。这三家公司将 ARLFV定位为“实现未来零排放船舶的新型过渡解决方案”，能有效地将LNG转换为氨动力，目前已完成的设计包括船舶建造规格（如总长和宽度、载重能力、航程距离、船舶速度等），未来，他们将与造船厂和船舶设备制造商一起根据实际情况对ARLFV进行跟进设计。

作为挪威绿色航运计划的一部分，该国船舶设计公司Breeze Ship Design联合多家顶尖机构基于11万载重吨级阿芙拉型油船进行了NoGAPS项目研发，该项目的主要目标是研究氨发动机、燃料和加注系统在一种通用油船设计上的技术和经济应用，同时了解并解决设计中的安全挑战和识别障碍。

NoGAPS项目评估了四冲程发动机氨-电推进系统和二冲程发动机氨-电解决方案，Breeze Ship Design另对燃料舱位置/尺寸、加注能力和船舶稳性进行评估，包括安装用来提高船舶操纵性、精确保持船位的艏侧推。

散货/气体船针对性研发

今年年初，商船三井推出的21万载重吨级纽卡斯尔型氨动力散货船获原则性批准。公开资料显示，这型船在甲板上配备两个氨燃料储罐，最大限度地提高巡航能力范围，并最有效地利用货载空间。日本邮船则设计了一型氨燃料预留好望角型散货船，且该型船的动力改装成本可降低12%左右。氨的能量密度相对较低，需要容量更大的燃料箱才能保持相同航程。由于这种情况，货物装载空间及可装载货物重量就会减少。同时，较大的燃料箱和额外燃料箱会影响船舶稳性和船体强度。日本邮船寻求解决上述问题的解决方案，并研究了燃料箱布局和船舶的其他规格，下一步将根据概念设计进行实际设计。

上海船舶研究设计院（SDARI）研发设计的85000载重吨级氨燃料散货船“GREEN DOLPHIN85”正式获颁中国船级社（CCS）原则性认可证书，据悉，该型船是SDARI为新加坡新诚航运独家研发设计、全球首次发布的氨双燃料新巴拿马型散货船。该型船有望成为引领航运业绿色环保无碳创新发展的明星船型。研发设计过程中，SDARI应用最新的水动力技术及新能源船型最新研发理念，主动联合相关设备厂家和船级社，先后解决了在氨燃料应用上的多个技术难点。而早在2020年，SDARI设计的可全程采用氨燃料推进的18万吨级散货船就已取得船级社颁发的原则性认可证书。

由于氨燃料的海上应用目前仍处于技术研发阶段，因此氨动力船舶设计主要集中于集装箱船、油船、散货船等主流船型及液化气体运输船。

商船三井与常石造船和三井造船联合启动的一个项目旨在开发和建造一艘以氨为主要燃料的远洋液化气运输船，主要设想是在一艘40000立方米中型氨/液化石油气（LPG）运输船上配备主要以氨为燃料的主发动机，使其在航行期间通过部分氨货物作为燃料实现船舶的二氧化碳净零排放。40000立方米级是国际氨气海上运输的主流船型之一，可挂靠全球大部分氨气和LPG接收港，航线设置广泛。商船三井计划于2026年引进该型船，并将其作为该公司首艘净零排放远洋运力。另外，日本邮船与日本联合造船也共同开发了以氨气作为船舶燃料的液氨运输船（AFAGC），并为此配备了一艘氨气浮式储存再气化驳船（A-FSRB）。这是创新性的互补项目，后者可使用货物中的氨作为船用燃料，有助于远洋船舶早日实现零碳排放目标，后者利用驳船作为陆地设施（如储罐、再气化设施等）的替代品，以稳定氨燃料供应。

江南造船研发的氨燃料超大型液化气体运输船（VLGC）于2020年获得船级社原则性认可，当时在全球范围内尚属首次。2021年12月10日，江南造船与相关方签署了2+2艘93000立方米超大型绿氨运输船（VLAC）合作备忘录，这是全球最大的氨动力VLAC。 该VLAC配置氨动力主机，可选择性地配置两个甲板氨燃料储罐，除常规业务外，运输的液氨还可作为氢气中间载体，为大容量液氢运输提供现实版解决方案，即以液化氨形态用VLAC进行海上运输，之后在使用地提取氢。

江南造船科技委主任胡可一说 ：“氨燃料动力船要真正实现工程化及商用化还有大量工作要做，如围绕氨燃料动力装置的研发应用、围护系统的创新、氨作为船用燃料法规的修订等。”江南造船基于目前在建的两大主流船型——液化气船和大型集装箱船的船型定位，以及各型低温围护系统的设计建造经验，在研发上取得了成果。比如将可装载液氨的中型液化气船（MGC）升级为氨燃料推进，其40000立方米的氨动力中型液化气船船型方案目前已经获得船级社原则性认可，将VLGC部署升级为氨燃料推进，研发采用氨动力推进的超大型液氨运输船。“在氨燃料船研发过程中，船厂特别关注如何在船上配置氨燃料发动机、供气系统以及储存氨燃料的围护系统如何创新等，这些技术的成熟度决定了氨燃料船的商用化进程。”