Подготовка к ИМО 2020: морские решения по выбросам

Изображение: Данфосс

Часть I: Усовершенствование двигателей и топлива

«Wood Mackenzie прогнозирует 25-процентное увеличение цены на топливо с более низким содержанием серы на основе коэффициента использования скруббера SOx, составляющего около двух процентов, но некоторые сценарии могут привести к скачку цен на LSFO на целых 60 процентов».

Около 80 процентов мировой торговли осуществляется по морю. С более чем 125 000 коммерческих и военно-морских судов, работающих по всему миру, выбросы судовых двигателей, согласно прогнозам, вырастут на 250 процентов к 2050 году, если не будут введены меры контроля. Загрязнение от судовых двигателей настолько велико, что в 2016 году Международная морская организация (IMO) выпустила «Правило IMO 2020», чтобы сократить содержание серы в топливе на 86 процентов к 2020 году. Компонент кислотных дождей, выбросы оксида серы (SOx) способствуют образованию океана. подкисление, которое наносит вред морским местам обитания и экосистемам. Для соблюдения ИМО 2020 у операторов и владельцев коммерческих судов есть два пути:

1) Усовершенствовать двигатели и топливо: операторы коммерческих судов могут приобретать более дешевое топливо с низким содержанием серы (LSFO) или морской газойль (MGO) - или за высокие первоначальные капитальные затраты они могут модифицировать свои двигательные системы с помощью скрубберов для удаления SOx из выбросов в обычное топливо.

2) Используйте альтернативные двигательные установки: операторы могут перейти на альтернативные двигательные установки, такие как сжиженный природный газ (СПГ) или современные электрические системы, которые используют гибридные технологии, объединяющие накопление энергии.

Чтобы получить представление о лучшем курсе, которому следует следовать, операторам судовладельцев и владельцам рекомендуется рассмотреть вопрос о том, как нормативы повлияют на стоимость и доступность LSFO, ценность использования улучшенных двигателей и топлива и ценность использования технологий гибридного / электрического привода в качестве альтернатива 100-процентному кораблю, работающему на ископаемом топливе.

Правила, стоимость топлива и доступность
Правило IMO 2020 требует, чтобы суда использовали топливо MGO с содержанием серы не более 0,5% по сравнению с текущим пределом в 3,5%. На судах, работающих в районах контроля выбросов (ECAs), которые в Северной Америке простираются на 200 морских миль от побережья США, предел содержания серы остается на уровне 2015 года, равном 0,1 процента.

Сера и ее соединения в природе встречаются в нефти, и для производства топлива с низким содержанием серы требуется специальная переработка или низкосернистое сырье. В связи с ограниченным предложением и высоким спросом, так как приближается 2020 год, нет никаких гарантий, что поставки LSFO будут достаточными. Чтобы быть уверенным в достижении снижения с 3,5 до 0,5 процента, операторам необходимо будет провести значительное планирование, чтобы гарантировать наличие топлива для своего судна или флота, чтобы избежать штрафов.

Возможный дефицит может привести к значительным колебаниям цен, что усложнит бюджетирование и инвестиционные сценарии. Отраслевой аналитик Вуд Маккензи прогнозирует 25-процентное увеличение цены на топливо с более низким содержанием серы, исходя из коэффициента использования скруббера SOx, составляющего около двух процентов, но некоторые сценарии могут привести к скачку цен на LSFO на целых 60 процентов.

Возможные диапазоны цен показаны на рисунке 1. Премиальная цена за метрическую тонну топлива в среднем составила 225 долларов США в период с 2012 по 2017 год. По состоянию на 1 октября 2018 года цена бункерного топлива в Хьюстоне составляла 465 долларов США за промежуточное топливо (IFO380 = 3,5% серы) и 745 долл. США за морской газойль (MGO = 0,5% серы), разрыв в ценах составляет 280 долл. США.

В другом сценарии анализ, проведенный Stillwater Associates, показывает, что спреды Роттердамского LSFO и высокосернистого мазута (HSFO) увеличатся с 2 долларов в середине 2018 года до 19 долларов за баррель в конце 2019 года, что означает увеличение процентного спрэда с 3 до 35 процентов. процентов в течение 18 месяцев, в ожидании резкого скачка спроса на совместимое топливо.

Предвидя более сложную ситуацию, аналитики, цитируемые Вудом Маккензи, утверждают, что очень низкая скорость внедрения скрубберов, используемых для удаления SOx, может привести к тому, что поставщики топлива в целом откажутся от поставок HSFO, что будет препятствовать дальнейшему внедрению скрубберов.

В целом, эти сценарии указывают на неопределенность, связанную с ценами и доступностью LSFO. Если цепочки поставок необходимых количеств и типов топлива не готовы, глобальные морские операции могут быть прерваны.

С глобальной точки зрения, скандинавские стандарты и рынки наиболее прогрессивны в переходе на MGO с низким содержанием серы, о чем свидетельствует быстрое внедрение технологий с нулевым уровнем выбросов на нескольких водных путях. Эти события служат примером того, как может отреагировать остальной мир.
Лидирующий в Северной Америке порт Лонг-Бич (PLB) стремится к нулевым выбросам к 2035 году. Начиная с этого момента, уже происходят существенные изменения, которые повлияют на закупку оборудования для соответствия стандартам выбросов. Другие порты на Западном побережье также имеют смелые стратегии, следуя примеру ЛПБ.

Улучшения топлива и двигателя
При рассмотрении соответствия IMO 2020 большинство операторов, естественно, думают о том, чтобы адаптировать свои суда и двигатели к использованию любого доступного топлива. Принимая этот трек, у судовладельцев есть три варианта:

1. Используйте технологические варианты, в которых можно использовать низкозатратное высокосернистое топливо (HFO) с скрубберами SOx или системами очистки выхлопных газов (см. Обсуждение ниже).

2. Используйте доступные LSFO и MGO по более высоким переменным ценам, но это позволяет избежать капиталовложений в скрубберы или выхлопные газы.

3.Используйте сжиженный природный газ (СПГ), топливо, которое практически не содержит серы. Цены на СПГ, как правило, эквивалентны или ниже, чем у ГФО, но средства распределения не имеют широкого распространения из-за ограниченного спроса сегодня и высоких затрат на развитие инфраструктуры. Таким образом, степень будущей доступности СПГ сомнительна. Некоторые порты готовы инвестировать, но СПГ не будет доступен везде. Кроме того, для перехода на СПГ требуется переход на другую систему управления топливом, в которой используются большие холодильные установки для поддержания газа в жидком состоянии.

В качестве альтернативы подверженности переменным издержкам LSFO, владельцы и операторы могут соответствовать стандартам выбросов 2020 года, инвестируя в различные технологические варианты, которые могут использовать HFO. Например, имеются усовершенствованные конструкции судовых двигателей, соответствующие стандартам двигателей Tier 4 Агентства по охране окружающей среды США. Двигатели уровня 4 включают несколько передовых технологий, включая селективное каталитическое восстановление (SCR) и рециркуляцию выхлопных газов (EGR) (рис. 2). Эти две технологии значительно сокращают выбросы оксида азота (NOx) для обеспечения соответствия в зонах контроля выбросов NOx, таких как Северное море.

Чтобы добиться сокращения выбросов судового двигателя, производители двигателей используют несколько различных подходов, таких как:
1. Использование модульной системы последующей обработки выхлопных газов (EAT) для соответствия требованиям Tier 4 для рабочих лодок, что позволяет гибко размещать компоненты для проектировщиков судов. Система SCR, покрытая ванадием, используется для большей устойчивости к сере, что позволяет использовать дизельное топливо с высоким содержанием серы.

2. Использование технологии SCR уровня 4 для более низкого потребления топлива и мочевины по сравнению с типами двигателей уровня 3, при этом достигается высокая эффективность двигателя и показатели выбросов. Кроме того, вес снижается на 50 процентов, ускорение при полной мощности происходит быстрее, а производительность двигателя не снижается в случае отказа системы SCR.

3. Использование двигателей, готовых к использованию СПГ, в дополнение к электрическим и гибридным силовым установкам, которые включают в себя системы аналитики, автоматизации и контроля выбросов. (Использование СПГ и "гибридного" или топлива с низким содержанием серы также может быть выполнено с двигателями уровня 3 для удовлетворения требований в области контроля выбросов.)

4. Использование комбинации всех доступных технологий при продвижении EGR как способа использования меньшего SCR.

Датчики выбросов являются важными компонентами, используемыми в выхлопных системах двигателя для отслеживания и подтверждения соответствия выбросов. Одним из примеров технологии датчиков выбросов на месте является морской датчик выбросов MES 1001, предлагаемый Danfoss IXA. MES 1001 гарантирует, что переключение топлива и системы работают, сочетая непрерывный мониторинг выбросов и сбор данных для органов власти. Датчики также могут передавать данные для контроля дозировки мочевины SCR, улучшая использование ресурсов и производительность системы.

Для владельцев судов, заинтересованных в снижении потребления ископаемого топлива, технологии гибридизации и электрификации дополняют или предлагают эффективную альтернативу со многими преимуществами. Ищите Часть II этой статьи в выпуске «Green Marine» за май 2019 года, чтобы узнать больше о значении использования альтернативных силовых установок для соответствия IMO 2020.

Авторы

Джим Лернер - вице-президент по продажам в восточной части США компании Danfoss Drives в Хьюстоне, штат Техас. Его опыт работы включает в себя 33 года в электромеханической промышленности и четыре года в электротехнической / телекоммуникационной технике. Имеет дипломы в области финансов и маркетинга. Джон Холлоуэй - глава стратегии Danfoss Power Solutions в Гамбурге, Германия. Ранее он занимал должность директора по стратегическому маркетингу Danfoss в Северной Америке, а также занимался финансами, стратегией и маркетингом.