Оценка рисков и сравнительный анализ СПГ и метанола в качестве судового топлива 

Перепечатано ООО «Сычуаньская химико-технологическая компания Шутай»
Автор: Сюй Сяохань
На фоне ускоренной декарбонизации мировой судоходной отрасли сжиженный природный газ (СПГ) и метанол, как основные альтернативные виды судового топлива, оказались в центре внимания индустрии. Оба варианта имеют свои преимущества, но также скрывают различные риски: СПГ обладает зрелой технологией и развитой инфраструктурой, являясь важным переходным вариантом на сегодняшний день; метанол удобен в хранении и транспортировке, обладает большим «зеленым» потенциалом и соответствует долгосрочным целям по достижению чистого нулевого уровня выбросов. Сегодня мы проведем экспресс-анализ различий в рисках и сценариев применения этих двух видов топлива в четырех измерениях: безопасность, технологии, экономика и экология.

ЧАСТЬ 01
Борьба двух видов топлива в условиях декарбонизации
С определением целей ИМО (Международной морской организации) по достижению чистого нулевого уровня выбросов, традиционное ископаемое топливо постепенно вытесняется, а СПГ и метанол становятся двумя наиболее конкурентоспособными вариантами.
Благодаря опыту наземного применения и преимуществам в сокращении выбросов, СПГ первым достиг масштабного внедрения: в настоящее время в мире насчитывается более 2000 судов, работающих на СПГ, а сеть бункеровки уже начала обретать форму. Метанол, хотя и стартовал позже, демонстрирует стремительный рост, а масштабные заказы таких гигантов, как Maersk, ускоряют его коммерциализацию.
Однако применение обоих видов топлива сопряжено с уникальными рисками, при этом текущие исследования в основном сосредоточены на каком-то одном из них, и им не хватает системного сравнения. В данной статье мы разберем различия в рисках между ними по четырем ключевым измерениям, чтобы предоставить справочную информацию для выбора отрасли.

ЧАСТЬ 02
LNG против метанола: разбор рисков по четырем измерениям

Риски безопасности:
Риски низких температур против воспламеняемости и токсичности
● Основной риск LNG (СПГ) связан с ультранизкими температурами (точка кипения -162°C): утечка приводит к хрупкому разрушению стали и обморожению персонала; испарившийся метан (при концентрации 5%-15%) взрывоопасен. Также возможны специфические риски, такие как взрыв при быстром фазовом переходе (RPT) и взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости (BLEVE); утечка в замкнутом пространстве вытесняет кислород, вызывая удушье экипажа, а в резервуарах может возникнуть явление «ролловера» (перемешивания слоев), приводящее к резкому скачку давления.
● Основной риск метанола заключается в его воспламеняемости и токсичности: температура вспышки составляет всего 11-12°C, он легко испаряется при нормальной температуре, имеет широкий предел взрываемости (6,0%-36,50%), а его пламя почти бесцветно при дневном свете, что затрудняет своевременное обнаружение; метанол может проникать в организм через кожу и дыхательные пути, поражая центральную нервную систему и зрительный нерв, что в тяжелых случаях приводит к слепоте или смерти; он также вызывает коррозию некоторых металлов и резины, что может привести к утечкам в трубопроводах.

Технологические риски:
Зрелость с ограничениями против новых технологий с недостатками
● Технология СПГ относительно зрелая, но имеет очевидные ограничения: основные низконапорные двухтопливные двигатели страдают от утечек метана, что снижает эффект сокращения выбросов; двигатели высокого давления решают эту проблему, но отличаются высокой стоимостью и сложностью системы; кроме того, низкая плотность энергии СПГ требует в 1,8 раза большего объема топливных танков для той же дальности хода, что сокращает полезное пространство грузовых трюмов.
● Технология использования метанола находится на ранней стадии коммерциализации: из-за низкого цетанового числа требуются двухтопливные двигатели (с использованием небольшого количества запального топлива), что усложняет систему и техническое обслуживание; плотность энергии составляет всего 44% от плотности судового дизельного топлива, что требует удвоения объема топливных танков при той же дальности хода; при длительной эксплуатации возможна коррозия компонентов и образование нагара, а система соответствующих стандартов все еще совершенствуется, что создает неопределенность в вопросах соблюдения нормативных требований.

Экономические риски:
Высокие первоначальные инвестиции против высоких эксплуатационных расходов
● Суда на СПГ требуют высоких первоначальных вложений: стоимость строительства нового судна примерно на 8,5 млн долларов выше, чем у аналогичного судна на метаноле, в основном из-за затрат на криогенные танки и системы подачи топлива. С точки зрения эксплуатации, цены на СПГ сильно зависят от мирового рынка природного газа и геополитики, демонстрируя резкие колебания (например, скачок спотовых цен на 200% во время энергетического кризиса в Европе в 2022 году). Хотя сеть бункеровки уже сформирована в основных хабах, охват региональных портов остается недостаточным.
● Суда на метаноле более выгодны с точки зрения первоначальных инвестиций, но сталкиваются с высокими эксплуатационными расходами: стоимость строительства на 10% выше, чем у судов на мазуте, однако стоимость «зеленого» метанола (произведенного из возобновляемых источников) в 2–3 раза выше, чем у традиционного топлива. Цены на преобладающие сейчас «серый» и «бурый» метанол также привязаны к энергетическому рынку. В мире насчитывается всего 10 портов с возможностью бункеровки метанолом и 11 строящихся объектов, что создает замкнутый круг «недостаточный спрос — задержка инвестиций», к тому же производственные мощности «зеленого» метанола крайне дефицитны.

Экологические риски: утечки метана против зависимости от пути производства
● Главным экологическим недостатком СПГ являются утечки метана: потенциал глобального потепления метана в 84 раза выше, чем у углекислого газа (в 20-летней перспективе). Текущий уровень утечек в основных типах двигателей составляет 1,5%–3%. Без улучшений парниковый эффект на протяжении всего жизненного цикла может превысить показатели традиционного топлива, что в долгосрочной перспективе затруднит достижение целей чистого нулевого уровня выбросов.
● Экологические преимущества метанола полностью зависят от способа его производства: «серый» и «бурый» метанол не дают значимых преимуществ в сокращении выбросов; только «голубой» (с применением технологий улавливания углерода) и «зеленый» метанол соответствуют требованиям чистого нуля. Хотя метанол не образует стойкой масляной пленки, его утечка в высоких концентрациях поглощает растворенный в воде кислород, нанося ущерб морским экосистемам.

ЧАСТЬ 03
Ключевые сравнения и перспективы на будущее
Эти две технологии не противопоставлены друг другу, а скорее дополняют друг друга:
Технология СПГ (LNG) является зрелой и обеспечивает быстрый эффект в сокращении выбросов, оставаясь «переходным топливом» для декарбонизации судоходства до 2035 года. Она подходит для маршрутов и типов судов с высокой зависимостью от дальности плавания и инфраструктуры, однако в долгосрочной перспективе сталкивается с проблемой утечек метана и давлением со стороны регуляторов;
Метанол (особенно «зеленый» метанол) является долгосрочным вариантом для достижения цели «чистого нуля» к 2050 году. Он удобен в хранении и транспортировке и обладает огромным потенциалом сокращения выбросов, но в краткосрочной перспективе требует преодоления трех основных барьеров: производственных мощностей, стоимости и технических стандартов.
В будущем эпоха преобладания одного вида топлива в судоходстве подойдет к концу, и судоходные компании будут выбирать диверсифицированные топливные решения, исходя из типов судов, маршрутов, экономической эффективности и нормативных требований. В то же время исследования и разработки в области новых материалов, накопление реальных эксплуатационных данных и модернизация интеллектуального управления помогут в дальнейшем устранить риски и недостатки обоих вариантов, способствуя реализации устойчивой декарбонизации в судоходной отрасли.