【海洋能源工程咨询】DNV：2050年运输业石油需求将减半

挪威船级社最近发布的《转型中的运输业》报告显示，预计到2050年，运输业的石油需求将减半，但目前的转型速度仍严重落后于《巴黎协定》所设定的目标。

目前，客运和货运的碳排放约占全球能源碳排放量的四分之一，到2050年，这一比例将增长到30%。DNV表示，需要尽快抓住机会，推广试点项目、布局替代能源，加速能源转型变革。 

公路运输的化石燃料需求将从目前的3800万桶/日降至2050年的1900万桶/天，需求占比从91%降至57%，在减少对化石燃料的依赖方面处于领先地位。与当前相比，2050年航空业的石油消费量将几乎保持不变，碳氢化合物在航空业将占据60%的份额。

在脱碳的推动下，海事部门的燃料组合在未来几十年也将发生重大变化。到2050年，可能会从几乎完全以石油为基础转变为低碳和零碳燃料占比50%、天然气占比19%、生物质占比18%。挪威船级社的这份报告称，电力将仅占4%的份额，主要是大型船舶短途航运及靠港停留时使用电力。

欧洲、北美和大中华区等地区在电池电动汽车（BEV）的普及方面处于领先地位。与此同时，这些地区正在投资氢和氢基燃料，将其作为长途运输重型货物最有前景的选择。另一方面，包括撒哈拉以南非洲和欧亚大陆东北部在内的地区在建立基础设施和生产公路运输脱碳所需的可再生电力方面还有很长的路要走。

报告称，到2050年，生物燃料预计将占海洋能源需求的五分之一，而氢基燃料（如氨和甲醇）到2050年可能占燃料组合的50%。

氢能

报告称，海事部门将在2025年左右开始采用氢能，但要形成一定规模还需要十年时间。最初，一些小型船舶将使用纯氢气作为燃料，但海上使用的绝大多数氢气将以氢气衍生物的形式使用。挪威船级社的《能源转型展望》估计，2050年将需要6.4EJ/年的氢能。DNV的《2022年海事预测》指出，海事部门对氢和氢衍生物需求量可能极小，也可能达到10 EJ/年，具体的需求量取决于具体的情形。

氢气能量密度低，空间需求较大，因此预计深海船舶采用氢能比较有限，而推进系统自然会选择二冲程主机。而短距离航行领域正在开发四冲程主机。预计目前氢四冲程发动机的技术准备水平（TRL）为6-7级。DNV表示，将氢气转化为电力的质子交换膜燃料电池（PEMFC）技术相对成熟，目前估计TRL已达8级。

根据DNV发布的《洞察可再生能源》报告，截至2023年3月，全球有10艘较小的船舶安装了氢气设备，但并未投入使用，另有24艘船舶正在订购中。目前尚不具备氢气加注设施。

氢气与安全方面存在一些特性，被认为是一种具有挑战性的燃料。纯氢可以在-253°C和轻微过压（通常为1-10巴）下以液态储存在船上，也可以在非常高的压力（通常为250-700巴）下作为压缩气体储存。

由于氢气是所有分子中最小的，因此氢气比其他气体更难储存；它的可燃性范围较广，容易点燃，并且可能自燃。DNV表示，除非实施有关氢气的适用安全系统和实践，否则氢气这些特征可能会导致整体风险增加。

氨气

作为零排放运输燃料，氨气引起了广泛的兴趣关注，它比氢气更容易储存，而且本身不含任何碳。氨的发动机技术尚未成熟，目前使用氨作为燃料的二冲程和四冲程发动机都尚未实现商用。

鉴于人们对船舶采用氨这种燃料具有巨大的兴趣，发动机制造商已着手开发氨燃料主机，目前这方面的技术准备水平（TRL）估计为5-6级。

使用氨燃料的挑战包括氨的燃烧特性、一氧化二氮排放的风险以及氨泄漏的风险。然而，最主要的挑战还在于，氨是一种有毒性的其他，存在安全风险。

就目前而言，使用氨燃料的蒸汽锅炉尚不成熟。据挪威船级社称，至少有一家锅炉制造商已经开始了相关的概念开发，计划在未来几年内进行测试，预计能够达到TRL 2级。

使用氨燃料的蒸汽锅炉不仅具有环境效益，同时也有助于解决氨燃料装置在运行过程中排放氨这种有毒气体的风险。

固体氧化物燃料电池（SOFC）能够使用包括氨在内的不同燃料，并且与柴油发动机相比具有更高的能源效率，因此对航运而言很具吸引力。DNV表示，目前固体氧化物燃料电池的TRL估计为5-6级，要发展成为成熟技术，预计需要比内燃机更长的时间。

目前还没有专门的氨加注基础设施。然而，氨是一种常见的贸易产品，全球有215个可以储存氨的气站，并且与港口相连。

一般而言，预计所有氨码头都可以用来为氨燃料船或驳船提供重新装载氨气服务，无需对码头进行任何改造，或者改装非常有限。

“我们的《转型中的运输业》报告强调了该行业面临的挑战，迫切需要采取进一步政策和投资来加快运输部门的脱碳。迫切需要可靠的非化石燃料来支持减排，特别是在海事和航空部门。政策制定者必须加快步伐，鼓励整个碳中和、零碳燃料的研发、试点和商业化应用，支持2050年实现净零目标，”DNV集团总裁兼首席执行官雷米·埃里克森（Remi Eriksen）表示。

在海运业方面，支持燃料生产的政策与助力深海船队转向新型燃料的基础设施之间存在巨大差距。只有确定性的政策推动需求，企业才会大力发展相关技术，大力推动技术的推广应用。

挪威船级社指出，预计2023年国际海事组织的目标将进一步提高，随后将针对船舶提出具体的目标，各国以及国际社会也将出台财政政策，这些对于确定性需求至关重要。然而，目前，包括电力推进在内的几乎所有燃料相关的政策都被归类为“高挑战”。

文｜鹰投海洋科技

编辑、整理｜Jennifer & Daniel