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LNG的现状和将来

如今液化天然气作为燃料，已经被证明是可行的。虽然在不久的将来，传统的石油燃料仍然作为大多数现有船舶的主要燃料，但是许多船舶的新建和改造项目来说，液化天然气的商机是十分有意义的。无论是现在还是将来，要实现液化天然气的跨越，只能基于最佳的可行信息和对于需求的充分分析。我们编写了这本杂志，来帮助在现有新型技术的基础上，处理那些关键的因素，对项目进行转换并且提供相关设计的咨询服务，建造LNG燃料船舶。

使用LNG作为燃料的船舶数量，正在快速增加，而且越来越多的基础设施，主要的航线正在计划和筹措建设中。50艘液化天然气燃料船（不含LNG运营商）,已经在全球运营，除此以外还有69个新建项目已经确认（截止到2014年9月）。这符合其动态发展，DNV GL预计在未来的五十年，天然气的发展会更加迅速。我们将会坚持LNG作为船用燃料，相信在2020年或者不久之后，将会达到1000艘LNG运输船。与此同时，LNG在全球范围内具有的商业吸引力和可用性，能够满足未来几十年的航行燃料的需求。

在商业方面，认为LNG可以作为船用燃料和代替传统的船用燃料（重质燃油、海洋瓦斯油或馏出燃料），是由于液化天然气的燃烧能够大大减少对当地空气的污染，如SO_X和NO_X、颗粒物（PM）和焦炭的排放。通过使用LNG燃料，能够完全去除SO_X和颗粒物PM的排放，并且使NO_X的排放能够减少85%以上，这都是使用LNG作为燃料的有效论据，尤其是沿海地区和比较敏感的生物系统。除此以外，LNG还能够至少减少20%的二氧化碳排放量。作为一种燃料，液化天然气能够提供多种对人类健康和环境有利的优势。

如今，燃气发动机涵盖广泛的电力输出。发动机概念包括气体发动机、双燃料四冲程和二冲程发动机。一些甲烷泄露现在已经被消除了，在其他方面，发动机的概念已经最小化了，并且未来可以进一步减少。我们概述了气体的状况和双燃料发动机（第32页）。

船舶的寿命长达25年以上，因此船东必须估量并迎接未来关于船舶燃料和立法方面的挑战。DNV GL提供“液化天然气准备”服务，分析个人使用LNG作为燃料的船舶业务案例，以及可能的后期转换的准备。有关此服务的更多信息，请参阅第12页。

运油船是装备液化天然气的最大资本支出之一的船只。我们看看在LNG燃料箱船背景下的潜在改进措施（第22页）。

这些基础设施将使液化天然气船舶的建设和转换操作迅猛发展。从挪威到荷兰，新加坡到斯里兰卡，新项目纷纷涌现。DNV GL的专家Jan Tellkamp，评估了加油和基础设施的图片（第40页），并说明了DNV GL需要进行加油练习。

DNV GL一直在帮助公司和当局，对液化天然气安全作为海上清洁、可靠的能源加以利用。为未来行业提供了一整套近20年的服务。我们服务的广泛性、通过我们的区域外展性、天然气和液化天然气战勤组，是无与伦比的。在第50页，我们来看看我们的方法帮助客户选择最佳的燃料选择，并成功实施的案例。

许多市场以前有这样的看法，即商业化的选择LNG，作为船舶燃料的风险仍然很高。但是另一方面，没有考虑LNG的风险是什么。现今，船舶订购仍然将会在二十一世纪30年代进行，在一个燃油可行性位置的世界，燃料的价格肯定会很高，如果这样的趋势持续下去，监管的要求就会越来越严格。

今天错误的燃料选择，可能会对未来的船舶生产产生重大的影响，包括船舶的可交易性和二手价值。

船舶的可替代能源

大约在1870年至1940年，商船的世界舰队逐渐从帆船向全引擎的动力舰队转换。燃烧煤炭的轮船主导至1920年，从此煤逐渐成长为柴油发动机和燃油的替代燃料。燃烧煤的蒸汽机作为了船舶航行的主要动力，并且提供了可靠的运输时间。而运输的情况很大程度上取决于天气条件和风向。下列是从煤炭转换到石油，效率提高，缓解驱动处理和清洁操作。

未来导致替代燃料出现的主要驱动力可以分为两大类：监管要求和环境问题，以及化石燃料的可用性、成本和能源安全。

即将到来的减少硫含量的燃料要求，将会增加燃料的成本。这个要求将会在2020年之后发布（或者在2025年发布，取决于新的法规的执行时间）。全球的硫含量将会要求在0.5%（或5000ppm）的水平，低于目前的水平。非洲经委会引进废气后处理系统等作为SO_X洗涤器，用于NO_X还原的脲基催化剂可以大大增加船舶的成本。这些系统对空间要求都较高，而且成本也高，同时增加了燃油2%~3%的消费。另一方面，它们允许使用较便宜的高硫分燃料。引进新型的，无硫的燃料可以成功解决这个问题，只要这些燃料和必要的技术在竞争中提供合理的价格水平。

非洲经委会的燃油消耗，估计约为每年燃烧三万至五千万吨，未来如果能够增加燃料，非洲经委会将会纳入更多的领域。这些数字对于评估每个替代方案的潜力都很重要，本报告中提及的同于替代油基燃料的燃料。

能源的可靠性和价格

对于未来石油生产的预期，是有争议的。由于过去几年的高油价，先进的提取方法已经开始变得经济可行的。使用非常规的资源，如页岩油和焦油砂正在增长，而将来可能会增强扩大北极油气活动。在美国，近年来页岩油产量重塑了北方的美国能源市场。尽管北极未来有油气生产的潜力，但是全球有多少储量还不清楚。由于高成本和困难的条件，即使减少了海冰，北极事故的潜在后果也可能会十分严重。

世界油气储量

该图显示了世界石油和天然气的储备量：储备对生产2009~2013年的比例。当储备在每年余下被划分为当年的生产量，这些剩余储备金的时间长短最后会以这个速度生产下去。

储量通常被认为是地质和工程信息合理确定，将来可以从已有的库中恢复经济和运行的条件。

石油公司难以获得关于石油储量的全球位置和数量的精确信息，因为许多国家的石油生产公司经常公开声称不能够轻易验证。此外，世界上很大程度的石油供应，来源于政治不稳定的区域，这可能会对燃油的安全有不利的影响。对于一些国家来说，发展技术来开发本地的非常规资源是一个主要的驱动因素。例如美国的页岩油气和投资生物燃料的发展，巴西和美国的乙醇，欧洲的生物柴油。

挑战和阻碍

对于许多船东来说，寻找资金来证明节省燃料技术可能是一个挑战，即使是近几年时间内支付的技术。当引进新燃料时，由于不兼容，现有的船舶可能需要进行机械改装。这使得变为了长期的投资。对于冒险投资新技术的先驱者来说，这种不可预见的技术问题通常会导致重大的拖延，造成需要额外的成本。

同时，某些航运部门的成本也是由承租人支付的，取消对业主的探索代替燃料的奖励或者甚至燃料效率措施。补贴工作条例由不同的政府机构执行缺乏相应的标准，也减缓了协调行动。

缺乏适当的基础设施，如加油设施和供应链，以及长期可用性的不确定性燃料，是引入任何新燃料的另外的障碍。如果没有基础设施，业主不会开始使用新型的燃料，能源供应商不会在没有顾客确保的情况下为昂贵的基础设施融资。为了打破这个僵局，需要行业和政治协调一致的努力将投资应用于发展新的基础设施。

可替换能源总览

在接下来的40年里，能源组合的特点是多样化程度高。液化天然气有潜力成为所有航运部门的首选燃料，只要基础设施能够到位，液态生物燃料就可以逐渐取代油基燃料。电网很可能会越来越多的使用电池来充电，港口船舶的作业及推进力都由电网提供。可再生电力也可用于生产氢，其又可以用于燃料电池的供电，从而提供辅助的推进力。如果大幅度减少温室气体的排放是必须的，适当的使用替代燃料通过碳捕获系统能够大大的减少二氧化碳的排放。

虽然可再生能源（太阳能、风能）在减少碳排放方面可能有一定的潜力，但是用于商业运输不是一个可行的选择。当然，配备帆船，风筝或太阳能电池板可能可以补充现有的发电系统，但是这些相对不可靠能源只适用于特殊的条件下及有利的天气条件。

液化天然气LNG

使用LNG作为燃料提供的明显的环境效益：消除SO_X的排放，显著减少了NO_X和颗粒物及温室气体（GHG）的排放量。

液化天然气作为燃料，现在已经被证明可用于燃气发动机并且涵盖了广泛的电力输出。引擎的概念包括了天然气发动机，双燃料四冲程和二冲程。实际上在燃烧过程中甲烷的泄露（对温室气体的贡献）已经实现了在现代二冲程发动机中的消除，应该进一步减少在四冲程发动机中。在生产方面，近期非传统天然气（页岩）的繁荣已经对天然气市场有一个剧烈的影响，特别是在北美地区。在世界其他地区开采页岩气证明了对LNG的重要意义。然而，提取过程中的技术仍然是一个有争议的问题，由于公众对公共卫生，空气和水的质量的关注日益加强。

目前，约有50艘LNG燃料船（不包括LNG运营商）在全球运营，另外有69个新建的订单已经确认。资本成本在某些情况下相对较高，系统安装可能会成为障碍。LNG预计未来五至十年将会快速增长，首先相对的来说小型船舶在具有发展的燃气假期基础设施的地区经营，液化天然气相对HFO价格更加有竞争力。

液化天然气作为船舶燃料具有长期的优势，作为全球的能源载体的意义越来越大（比较图2）。

船舶电气化和可再生能源

近期船舶电气化的发展能够有效利用能源，具有重大的前景。可再生能源生产可以利用电力来发电，充电电池充电的混合动力船。加强电力对船舶的作用将对较大船只的改善能源管理和燃油效率有所贡献。例如，从AC转向直流电网将允许发动机可以变速运行，有助于减少能源损失。额外的优势包括电源冗余和噪声和减振，这对于客运轮渡十分重要。

储能装置对于船舶电力推进起着至关重要的作用，而且对于混合船上能源的优化也十分重要。有几种能量存储技术目前可以使用。电池供电推进系统是最受欢迎的系统，它们已经被设计用于较小的船舶。对于较大的船舶，发动机制造商专注于混合电池解决方案。挑战相关的安全性，可用性和使用寿命必须是旨在确保电池驱动的船舶于传统技术相比更有竞争力。随着技术的步伐不断的推进，可以在外来找到应用其他储能技术的包括航运中的飞轮，超级电容和热能储存装置。

电气化引起了人们极大的兴趣，特别是在具有频繁负载变化的船型。混合动力显著增长，如港口拖船，离岸服务船只和乘客渡轮。

生物燃料

生物燃料可以从三个主要来源获得：（a）可食用的作物，（b）非食用作物（废物或边际收货的作物）和（c）藻类，藻类可以在水上生长并且不受土地限制。生物燃料除了有潜力大幅度减少温室气体的排放之外，生物燃料也能够迅速的降解，当发生溢油时对海洋环境的影响风险也远远降低。生物燃料的使用也是十分灵活的，可以与传统的化石燃料混合作为内燃机的燃料使用，而废弃物产生的生物沼气可以取代LNG。

来自废弃物的生物燃料有很多的好处，但是能够确保必要的生产量是一个挑战。物流收集和运输生物质到加工设备能够大大的降低成本。藻类生物燃料似乎非常有希望，但是需要做更多的工作来确定流程，这个将会适合高效大规模的生产。

一个令人鼓舞的结果是，在船上各种生物燃料的实验已经开始了。对船上生物燃料的长期储存稳定性和腐蚀问题引起了相关的注意，并且需要解决。但是需要克服的主要障碍还是燃料的供应问题。发展来自生物废物或者藻类的生物燃料取决于油气的价格。预计到2030年，生物燃料将会发挥更大的作用，只要能够有吸引力的价格就能够可持续的大量生产。

当今，世界船舶的燃料消耗量约为400000000吨每年。世界生物燃料的发展（图3）表明了生物燃料作为主要船舶燃料的挑战。

甲烷，液化石油气等液体或气体燃料的选择

许多其他液体燃料可用于双燃料发动机。在这些发动机中，通常使用少量的海洋燃料油作为引燃燃料，进行启动点火过程，随后进行燃烧所选的替代燃料。一些燃料可以使用液化石油气（LPG-甲烷和丁烷），甲醇，乙醇和二甲醚（DME）。大多数这些燃料显著减少了NO_X和颗粒物质的排放，而他们均是无硫的，符合ECA的规定。

船用发动机制造商提供双燃料发动机使用上述燃料操作的选项。根据相关燃料的类型，燃油箱和管道需要特殊设计。然而，这些燃料不需要低温环境进行储存（不是LNG）；因此，燃油箱和相关的设备更加简单，成本更加低。

在2013年7月，DNV发布了使用闪点液体的燃料（LFL），如甲醇，作为液体燃料。将甲醇作为客运渡轮燃料，以减少NO_X和SO_X的排放，瑞典正越来越感兴趣。甲醇有一个闪点相对较低，与其接触时有毒的吸入或摄入值，他的蒸发密度远远大于空气。由于这些属性，附加的安全障碍是DNV GL的要求。

新的强制标识LFL FUELED涵盖了作为材料，安排，消防安全，电气系统，控制监控，接卸部分和部分船舶的一些方面。

由于所有这些燃料的可用性相对有限（相比于石油和天然气），航运部门预计在近期至中期和未来不会渗透到深海。但是，他们可以成为当地市场燃料组合的重要组成部分，如当地轮渡或化学品船。

氢

可再生电力可以用于生产氢气，其可以作为船上燃料电池的供电。然而，氢气作为燃料可能难以生产，运输和储存。压缩氢气具有非常低的能量密度体积需要比HFO多6到7倍的空间。液体的另一方面，氢气需要非常低非储存温度。

燃料电池是最常用的转换装置，氢化学能能够转变为电能。其他燃料可以使用燃油改良剂，如天然气或甲醇亦可以用于燃料电池供电。虽然运营经验表明在燃料电池竞争前必须进一步为现有技术

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