为实现到2050年达到温室气体净零排放目标,日本计划投资最多30万亿日元(约1.7万亿元人民币)更新其商船船队目前运营的全部2240艘船,作为全球第三大船东国的日本欲成为全球航运业脱碳“领头羊”。

投入巨资更换全部商船,日本航运业目标2050年净零排放

10月26日,日本船东协会(JSA)会长池田润一郎表示,对于在世界海洋上运营的航运业而言,应对气候变化和减少温室气体排放是最重要的课题之一。考虑到全球脱碳化的趋势、货主和其他客户的需求、以及日本在国际海事组织(IMO)等其他机构中起到领头作用的需要,日本航运业决定在2050年达成净零排放。

这是日本航运业首次宣布这样一个领先IMO的脱碳计划,也使日本成为继英国之后,第二个提出2050年实现航运业净零排放目标的国家。

按照规划,目前日本商船船队运营的2240艘船需要分阶段替换为使用新燃料和其他技术的零排放船舶。池田润一郎指出,有可能的零碳替代燃料包括碳中和甲烷、氢气和氨气等。他解释称,脱碳有两种可能的途径,一是从已经广泛使用的LNG燃料逐步转换为碳中和甲烷,二是扩大氢燃料和氨燃料的使用。

考虑到船厂产能和维持国际物流的需要,零排放船舶的更换将是一个长期项目。日本船东协会初步估计,2025年开始平均每年需要更换约100艘船,全年投资额约1万亿日元。在2025年至2050年的25年间,整体投资规模将达到20-30万亿日元(约合人民币1.13-1.69万亿元)。

池田润一郎指出,这是一项大规模的投资,单靠航运业难以独立实现,所有相关行业都必须共同努力,参与发动机研发和燃料供应系统建立等工作。

日本是全球最主要的船东国之一。在2018年以前,日本一直是仅次于希腊的第二大船东国,直到被中国超越。根据克拉克森近期统计数据,日本目前是全球第三大船东国,而且有着全球船东国中最年轻的船队,以总吨位计算平均船龄仅为8.5年,低于韩国的9.1年和中国的12年。

与此同时,日本计划向IMO提议2050年实现国际海运温室气体净零排放这一新目标。根据IMO在2018年提出的全球共通目标,航运业到2050年排放量将比2008年削减50%以上,并在本世纪尽快实现净零排放。不过,日本计划与美英等国在11月的IMO委员会会议上联合提议,争取在2023年达成一致。

由于全球范围内尚未确立新零碳燃料的相关技术,日本政府考虑通过活用基金支援国内企业研发,促成在全球率先投入实用。近期,由日本经济产业省所管辖的新能源产业技术综合开发机构(NEDO)已经启动了“新一代船舶”开发项目,将投资320亿日元(约合人民币17.91亿元)支持氨燃料、氢燃料船等新船型的技术研发。

押注氨氢燃料,日本制定脱碳进度表推出四款概念船舶设计

早在2020年初,日本国土交通省和航运业界就制定了面向温室气体零排放船舶实用化的进度表,计划通过推进使用氢、氨等新一代燃料的船舶开放,争取在2024年开发出专用的氨氢燃料发动机、涡轮和燃料舱,2026年在连接国内港口的内航船舶上进行实证试验,2028年实现商业航运。

为此,日本推出了四款达成中长期脱碳目标的概念船舶设计,船型涉及两万箱超大型集装箱船和散货船,采用氢气、氨气、LNG和风帆混合动力等不同推进技术,以及船载碳捕集装置。

其中,氢动力船概念以21000TEU集装箱船和80000载重吨级散货船为研究对象。使用氢燃料的船舶二氧化碳排放为零,这对达成温室气体零排放目标非常有吸引力。氢燃料一直被广泛用作火箭助推燃料,在陆地的应用则是自2014年燃料电池汽车开始销售后,随着氢加注站的增设而逐步扩大开来。

日本设计的21000TEU氢动力集装箱船全长399.90米,宽61.50米,深33米,液化氢燃料舱容积为3万立方米,配备1100个冷藏箱插座,设计航速22.5节,续航距离11500海里。80000载重吨级散货船全长228.90米,宽32.24米,深21.20米,货舱容积97000立方米,液化氢燃料舱容积4000立方米,设计航速14节,续航距离7000海里。

氨动力船以81000载重吨散货船为研究对象。与氢燃料相同,使用氨燃料的船舶也不会产生任何二氧化碳排放,虽然氨燃料需要解决毒性问题,但在燃料储存方面的挑战相对较小。这种氨动力散货船全长233.00米,宽32.26米,深20.10米,液化氨燃料舱容积1550立方米,设计航速14.2节。

除了上述两种零碳燃料,日本还提出了超高效LNG动力船概念设计。通过最大限度地利用LNG和节能技术的协同作用,能够削减86%的二氧化碳排放;未来,还可以向碳中和甲烷燃料过渡,最终实现零排放。

这种超高效LNG动力船以102000载重吨散货船为研究对象,全长229米,宽42米,深20.60米,配备3个3800立方米LNG燃料舱,设计航速11.5节。在采用LNG燃料的同时,还通过船型改良、减速设计、混合动力对转螺旋桨以及创新节能技术(风力推进系统和空气润滑系统),最终达成EEDI值优化86%的目标。

船载碳捕集技术也是日本航运业的脱碳路径之一。这种概念设计主要探讨在适用甲醇燃料的船上安装二氧化碳回收系统,理论上实现二氧化碳闭式循环的可行性。概念船型为一艘21300TEU集装箱船,全长399.90米,宽61.50米,深33.50米,配备3个6400立方米燃料舱,二氧化碳储存舱容积13200立方米,装置整体设计二氧化碳回收率为85.7%,整体二氧化碳削减率为80.3%。

随着2050年脱碳目标的确定,日本零排放船舶也将正式启航。