Когда-то известная созданием самых больших и мощных двигателей в мире, финская компания Wärtsilä вкладывает значительные средства в технологии, чтобы очистить печально известный сложный сектор тяжелого судостроения. Генеральный директор Хокан Агневалль излагает дорожную карту к нулевому уровню выбросов углерода к 2050 году.
«Сегодня мы обслуживаем две отрасли: судоходство и энергетику», — говорит Агневалл. «Судоходство составляет около 60% нашего бизнеса, энергетика — 40%. Мы используем один и тот же тип поршневых двигателей в обеих отраслях, это основа бизнеса. Теперь наша стратегия, если вы хотите подвести итог одним словом, заключается в декарбонизации».
Наряду с авиацией, тяжелая морская промышленность становится одним из самых сложных секторов в гонке за нулевые выбросы углерода к 2050 году. Массивные грузовые и пассажирские суда обычно работают на огромных количествах грязного «бункерного топлива». Эта липкая, похожая на смолу масса — это, по сути, то, что остается, когда все виды топлива более высокого качества перегоняются или крекируются из нефтяного масла.
Высокосернистый бункерный мазут — это, пожалуй, самое дешевое и грязное топливо на рынке, и в обычный день, при нормальных условиях эксплуатации, большое грузовое судно, такое как Emma Maersk, будет загружать около 312 тонн (84 200 галлонов, 318 700 литров) его в свой гигантский двигатель серии Wärtsilä мощностью 109 000 лошадиных сил, производя более 1000 тонн выбросов парниковых газов. В день. Это не значит, что судоходство — это плохо — это бесспорный двигатель мировой торговли и чрезвычайно эффективный способ перемещения сыпучих грузов из пункта А в пункт Б. Но масштаб проблемы морских выбросов огромен.
Хотя сектор в целом является крупным источником выбросов, судоходство является чрезвычайно эффективным способом перемещения грузов в таких объемах, которые в противном случае были бы просто невозможныDepositphotos
Так в чем же решение Wärtsilä? «У нас есть поговорка: зеленый — это не черное или белое», — говорит Агневалль. «Нет простых решений. Не будет серебряной пули. Будут разные виды топлива, будут решения по снижению выбросов, будут гибридные системы и так далее и тому подобное. Это путь, и он начался, и он ускоряется».
По словам Агневала, вот некоторые ключевые элементы, которые в совокупности сформируют реальный путь к нулевому уровню выбросов углерода.
1) MEPC 83: План мировой морской индустрии по введению собственного налога на выбросы углерода
Выбросы от судоходства являются глобальной проблемой, и мир не может дождаться, когда национальные правительства присоединятся к ней. Международная морская организация (ИМО) только что одобрила план, который должен быть официально принят в октябре, который фактически введет обязательный налог на выбросы углерода и выбросы «от проснувшегося до пробуждения» для всего сектора.
«Это предложение», — говорит Агневалль. «Окончательное решение будет принято в октябре. И если решение будет принято, это станет важной вехой для морской отрасли. Это будет одна из первых отраслей в мире, которая фактически введет глобальный углеродный сбор в качестве кнута и пряника для стимулирования процесса декарбонизации».
Конкретный изменяемый законодательный акт — Международная конвенция по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ) — уже имеет 108 подписей, что составляет около «97% мирового торгового флота по тоннажу». В случае ратификации он установит постепенно ужесточающиеся стандарты выбросов для всех крупных судов и введет штрафы «корректирующего блока» в размере 100 и 380 долларов США за тонну выбросов CO2 сверх допустимых пределов для различных «уровней» нарушений, начиная с 2028 года и существенно ужесточаясь с этого момента.
Операторы с нулевым или близким к нулевому уровнем выбросов углерода смогут использовать эти штрафные доллары за выбросы углерода в качестве вознаграждения, поэтому система призвана стимулировать дорогостоящие НИОКР, необходимые первопроходцам.
Если бы планирование логистики в порту было улучшено, можно было бы сэкономить огромное количество топливаDepositphotos
2) Цифровая оптимизация расписания
Это звучит совершенно безумно, но если бы судоходная и портовая отрасли могли просто синхронизировать свои часы, сектор морских грузоперевозок мог бы сократить потребление топлива и выбросы парниковых газов на 8-30% за одну ночь, не накладывая никаких ограничений на сами суда. Суда в основном просто ходили бы немного медленнее, без каких-либо сбоев в их расписании.
Как? Ведь если начать позже, то доставка товаров займет больше времени?
«Марина так не работает», — говорит Агневалль. «Есть расписание, но оно приблизительное. Вы прибудете в определенное время, и вам нужно будет получить доступ к причалу, чтобы выгрузиться. Но на самом деле капитан отправляется в путь, прилагает все усилия, чтобы смягчить ветер и все такое, и прибывает в определенный порт в нужную дату. Но порт может быть заполнен, потому что система планирования не такая продвинутая, как в авиационной отрасли. Поэтому порт скажет: «Ну, здорово, вы здесь, но вам придется сидеть и ждать неделю».
Все это топливо было сожжено, чтобы прибыть туда вовремя, а потом вам пришлось простаивать в какой-нибудь гавани с работающим на холостом ходу двигателем объемом 1,5 миллиона кубических дюймов (25,5 миллиона кубических дюймов) в ожидании, пока опустеют доки, — это приводит к колоссальному количеству отходов в системе.
Решение назревает благодаря консорциуму Blue Visby, который готовится к коммерческому развертыванию сложной глобальной системы планирования и эксплуатации, показавшей замечательные результаты на ранних этапах тестирования, а также системы, которая будет разделять преимущества (например, экономию топлива или налога на выбросы) и дополнительные расходы (например, дополнительную оплату экипажу, который будет находиться на воде дольше) таким образом, чтобы все стороны получили выгоду.
Бортовая система улавливания углерода Wärtsilä в ходе недавних испытаний удержала 70% выбросов Wärtsilä
3) Бортовой захват углерода
Многое можно сделать с существующими судами, просто очищая их выхлопы у источника, используя устройства для улавливания и хранения углерода.
«В мире около 100 000 крупных судов, плюс-минус», — говорит Агневалл, — «и в будущем вам придется модернизировать довольно много из них. Я бы сказал, что мы находимся на переднем крае улавливания углерода — мы делаем устройство, которое извлекает углерод, это расширение нашего бизнеса по скрубберам. Так что теперь мы можем улавливать 70% углерода с разумными энергетическими штрафами, потому что энергетические штрафы есть всегда».
По его словам, стоимость составляет около 50–70 евро (58–80 долларов США) за тонну CO2, но поскольку этот газ улавливается и сжимается в резервуарах на палубе, его впоследствии можно продавать в промышленных целях.
Улавливание углерода Wartsila
«Это действительно эффективный процесс, — говорит он, — и это прекрасно, но теперь вся экосистема должна развиваться вокруг того, как мы будем его разгружать и для чего он будет использоваться. В мире много людей, которые пробуют разные пути, но экосистема еще не готова. Однако мы рассматриваем это как одно из основных решений по модернизации в будущем».
4) Более качественные ископаемые виды топлива и многотопливные двигатели
Большие морские суда проектируются и финансируются на срок эксплуатации около 25–30 лет, поэтому в следующем десятилетии будут строиться суда, которые, как ожидается, будут хорошо работать в эпоху нулевого выброса углерода. Но топливо с нулевым выбросом углерода просто не готово к масштабированию, поэтому ключом для таких компаний, как Wärtsilä, в краткосрочной перспективе является создание многотопливных двигателей, работающих на наилучшем из имеющихся на сегодняшний день ископаемого топлива, при этом достаточно гибких для перехода на варианты с низким и нулевым выбросом углерода по мере их практического применения.
«Один большой шаг — перейти на газ», — говорит Агневалл. «Газ лучше с точки зрения выбросов, чем тяжелое топливо. Мы продолжаем инвестировать в ископаемые технологии, снижая проскок метана и т. д. По сути, повышая эффективность и тем самым сокращая выбросы».
Природный газ уже доступен в больших масштабах, с достаточно высокой плотностью энергии, чтобы заменить бункерное топливо на дальних перевозках. Примечательно, что иногда он также конкурентоспособен по стоимости — по данным Палаты судоходства Британской Колумбии , цены на СПГ в Роттердаме примерно сравнялись с ценами на бункерное топливо с высоким содержанием серы в 2023 году, за то же количество энергии при примерно на 20% меньшем количестве выбросов углерода и значительно меньшем количестве выбросов твердых частиц, серы и NOx.
Однако цена может колебаться довольно сильно, и в последнее время СПГ в среднем стоит примерно в два раза дороже бункерного топлива IFO380.
Wärtsilä теперь производит одни из самых эффективных поршневых двигателей в мире Wärtsilä
5) Углерод-нейтральное топливо и метанол
В эту категорию попадают биотопливо и некоторые синтетические виды топлива, но есть также потенциально углеродно-нейтральное топливо, которое уже много лет используется в грузовиках-монстрах и мощных драгстерах.
Метанол демонстрирует исключительные перспективы как доступное, более чистое топливо для судоходства на ранней стадии. Он несет в себе приличное количество энергии, хотя и меньше половины того, что дает дизельное топливо по весу или объему, но, что важно, при производстве из возобновляемых источников в рамках инициативы по переработке углекислого газа он может сократить выбросы CO2 на 95%, сократить выбросы NOx до 80% и полностью устранить оксиды серы и твердые частицы.
Его можно производить возобновляемым способом; можно газифицировать муниципальный мусор и перегонять метанол — что уже делается в промышленных масштабах — или можно производить немного зеленого водорода и смешивать его с уловленным CO2 в реакторе. Но в настоящее время большая его часть производится с использованием природного газа или угля. К добру, это в конечном итоге хуже, чем дизельное топливо.
Но это значит, что вы можете эксплуатировать свое судно на нем довольно экономично в краткосрочной перспективе, поскольку более экологичные варианты метанола становятся более доступными. Мне показалось довольно увлекательным копаться в метаноле как варианте декарбонизации судоходства — возможно, вам тоже понравится!
«Это не так просто, как взять существующий двигатель и залить метанол в бак», — говорит Агневалл. «Но вы не заменяете весь двигатель. Это впрыск топлива, и тут довольно много настроек и разработок. Так что это требует новой технологии двигателя, но мы ее разработали, и есть другие, которые ее также разработали… На данный момент в контейнерном пространстве продано довольно много двигателей на метаноле. Так что это движется вперед».
Экологичные двигатели, работающие на аммиаке, предлагают свет в конце туннеля с нулевым уровнем выбросов углерода, но поставки и инфраструктура в настоящее время значительно отстают от технологий двигателей Wärtsilä
6) Судовое топливо с нулевым выбросом углерода: аммиак
Полностью зеленые достижения в области топлива — это первое, что приходит мне на ум, когда я думаю о масштабах проблемы, но Агневалл намеренно оставляет это напоследок. Гигантское грузовое судно может быть отличной метафорой для тяжелой морской промышленности; вы не можете развернуть ее на пятачке.
Переход к экологически чистым перевозкам займет десятилетия. Каждый шаг должен быть практичным и прибыльным, не только для судоходных компаний, но и для всей наземной экосистемы производства и распределения чистого топлива, которая должна быть запущена в нужное время. Поэтому даже если нулевой уровень выбросов углерода является конечной целью, это та цель, на реализацию которой уйдет больше всего времени.
«По сути, есть два вида топлива с нулевым выбросом углерода», — говорит Агневалл. «Есть аммиак и есть водород. В этих видах топлива нет атомов углерода. И мы считаем, что если вы хотите достичь нулевого выброса углерода, аммиак станет выходом вперед из-за его плотности энергии».
Я спустился в кроличью нору аммиака еще в 2021 году, это увлекательный и очень многообещающий вариант зеленого топлива. Он хранит водород за 1/30 стоимости фактического хранения самого водорода. Вы можете сжигать его чисто в поршневом двигателе или извлекать электричество через топливный элемент. Это уже второй по объему производимый химикат на планете, в основном для использования в качестве удобрения, и хотя подавляющее большинство производится с использованием сильно загрязняющего процесса Габера-Боша, начинают появляться некоторые чрезвычайно многообещающие методы производства чистого аммиака.
Не без проблем. «Аммиак ядовит», — говорит Агневалл. «Я имею в виду, что все эти вещи ядовиты, но аммиак очень ядовит. Поэтому есть целая система, которую мы разработали для обработки топлива, выхлопных газов и всего остального. Это один из главных шагов. Мы только что продали наш первый двигатель на аммиаке… Он будет установлен на одном из тех судов обслуживания в открытом море, он будет введен в эксплуатацию в следующем году… Так что технология появится — но, конечно, это новое топливо, и с учетом проблем безопасности это большой ментальный сдвиг, и он займет некоторое время».
«Мы используем поршневые двигатели», — продолжает он, — «чтобы в основном сжигать его как топливо. Вы правы, есть еще топливные элементы, но они пока на более ранней стадии. Какой энергоэффективности они достигнут? Какие возможности наращиваются, какие снижаются? Какова будет общая стоимость? Вокруг этой технологии все еще много вопросительных знаков. Поэтому мы сосредоточились на двигателях внутреннего сгорания, и они к этому готовы. Мы поставляем их прямо сейчас, с хорошей энергоэффективностью — потому что энергоэффективность — это ключ. Мы также разрабатываем наши двигатели для водорода, но в нашем случае они больше подходят для наземного энергетического бизнеса».
По его словам, проблема для всех видов зеленого топлива заключается в том, что «сегодня они недоступны в нужных количествах. Энергетика и судоходство требуют много топлива. И они по-прежнему дороги — в два-четыре раза [выше стоимости бункерного топлива]. Вот почему необходимы сборы за выбросы углерода, чтобы создать равные условия».
Гибридные решения предлагают практический шаг вперед там, где другие варианты еще не готовы Wärtsilä
6.5) Гибридизация
«Знаете, мы наметили основные направления, — говорит Агневалл, — но, знаете ли, на самом деле есть еще одно — гибридные системы, объединяющие батареи и двигатели».
Небольшая электрификация может иметь большое значение, особенно когда речь идет о пиковой нагрузке — заряд батареи и электрический крутящий момент включаются, когда требуется максимальная мощность, позволяя вам использовать меньший, более легкий двигатель внутреннего сгорания. «На самом деле, речь идет о большей эффективности», — говорит Агневалл, «вы можете сэкономить много топлива, здесь есть потенциал экономии, возможно, 25–30%».
Каковы же наши шансы на достижение нулевого уровня выбросов углерода в морском секторе к 2050 году?
«Хорошо, что технологии уже есть», — говорит Агневалл. «Не то чтобы нам нужна какая-то футуристическая технология, она уже есть. Но, конечно, нужны большие инвестиции, и нам нужны финансовые рамки, чтобы мотивировать людей идти по этому пути».
Каковы тогда шансы на то, что по этому важному предложению MEPC 83 будет вынесено положительное решение? «Ну, я только что вернулся с North Shipping, крупной отраслевой выставки, где собирается весь мир», — говорит он мне. «Слушая людей там — людей, которые иногда заседают в IMO — я думаю, что есть осторожный оптимизм по поводу принятия решения. Конечно, США выступили, но Китай, Бразилия, Индия, Европа — все проголосовали «за». Так что есть осторожный оптимизм, но это еще не галочка в поле. Посмотрим в октябре».
Что касается роли Wärtsilä: «Мы являемся лидером в области технологий и хотим, чтобы переход произошел», — говорит Агневалль. «Мы не пытаемся его сдерживать. Мы хотим ускориться — но мы также хотим быть немного реалистичными, потому что это большой капитал. Переход должен быть экологически устойчивым, но он также должен быть финансово жизнеспособным, и поэтому он займет время».
Совет Агневаля для тех из нас, кто наблюдает издалека, прост. «Это сложно. Не ищите легкого решения… Будьте осторожны, я полагаю, с пророками, которые говорят, что у них есть решение… Этот переход требует сотрудничества разных игроков в экосистеме, никто не может сделать это в одиночку. Мы можем принести наши технологии, но нам нужны верфи, топливо, операторы».
«Этот кооперативный подход меняет способ нашей работы», — продолжает он. «Если вернуться на пять, десять лет назад, то самым большим секретом, который у нас был, было то, когда мы собирались запустить новый двигатель или новую технологию. Вы хотели быть первыми на рынке и извлечь выгоду из этого преимущества первопроходца. Эта логика в наши дни не работает. Теперь мы пытаемся дать понять, что у нас будет аммиак или какая-то другая новая технология, потому что если я буду первым и экосистемы не будет, я все равно ничего не продам. Сотрудничество — это ключ. Иногда это нелегко, но это действительно необходимо для движения вперед».
Посмотрите интервью на Spotify (куда мы также будем загружать будущие интервью) или на YouTube ниже.
Декарбонизация тяжелого судоходства: генеральный директор Wärtsilä Хрикан Агневалл
