英国启动航运向零温室气体排放燃料转型机遇

英国启动航运向零温室气体排放燃料转型机遇 阿鲁普公司和UMAS探讨了英国早期采用零温室气体（GHG）排放航运燃料的供需动态，以阐明驱动供应策略的因素。 UMAS. 为碳限制的未来提供商业咨询 UMAS 是一家独立的商业咨询公司，引领海事和能源行业朝着与 1.5°C目标一致的未来实现去碳化。 利用与众多研究合作伙伴的深厚关系，UMAS帮助客户应对复杂情况；提供实用、诚实和客观的证据为基础的建议。 使仅从东北港口出发的六艘大型渡船以及从包括南安普顿和朴次茅斯在内的索伦特地区港口运营的七艘集装箱船实现脱碳，可以将这些地区的航运与最雄心勃勃的国际航运脱碳轨迹相一致。 在国际上因其工作而获得认可，UMAS为众多组织和客户提供了颠覆性的政策与战略咨询服务，这些客户包括国家政府、非政府组织和公司等。 尽管长期来看，海外地点的零温室气体排放燃料生产成本可能较低，但像英国这样的国家有机会启动转型；履行政策承诺，利用现有资产，支持能源安全，并实现经济机会。 UMAS团队结合了多样化的行业专业知识、研究及分析能力，同时具备最先进专有建模能力，以帮助客户做出更明智的决策并规划未来。 www.umas.co.uk 阿鲁普 Arup是一家全球独立的机构，拥有超过17,000名设计师、规划师、工程师、建筑师、顾问和技术专家，他们在今天建筑环境的各个方面开展工作。 成立之初即以人文精神和卓越品质为宗旨，我们与客户和伙伴携手，运用想象力、技术和严谨态度，塑造更美好的世界。 对于阿鲁普来说，创造一个更美好的世界就是创造一个更加可持续的未来，包括海事行业。我们专注于支持新伙伴关系、技术和基础设施解决方案，以转变海事运输。我们汇集了海事、能源和可持续性技能，以支持港口和航运价值链上的各方参与者。 www.arup.com 免责声明 本报告及其全部内容（包括支持性信息）仅提供信息及说明性目的，不得用于任何商业和非商业目的。报告中的信息和数据提供“现状”和“可用性”，不附带任何明示或暗示的保证或条件，包括所有默示的适销性、商誉、特定用途适用性、耐用性、所有权和非侵权保证或条件。 作者将不对任何直接、间接、偶然、特殊、惩罚性或后果性损害承担责任，包括但不限于利润、收入、收入、使用、生产、预期节省、业务、合同、商业机会或商誉的损失或损害。 本报告中所包含的信息和资料，不能替代由合格专业人士提供的建议。 到本世纪末实现航运业脱碳目标将需要显著增加零温室气体排放燃料的使用。 去年夏天，国际海事组织（IMO）通过的修订版温室气体（GHG）战略为到2030年，使零或近零温室气体排放的能源资源满足国际航运所使用能源的5%至10%设定了目标。实际上，这需要巨大的基础设施投资，以实现数百万吨可扩展零温室气体排放“燃料”的生产、分配和使用，例如可再生能源氨和甲醇。 不确定性正在阻碍必要的生产和供应基础设施的发展。 在短期内，需要投入大量资金以开发涵盖能源发电、燃料生产、分销、加油基础设施以及使用该燃料的船舶的全新供应链。尽管修订后的温室气体减排策略提供了一个普遍的全球需求信号，但关于零温室气体排放燃料需求首先在何处发展、其扩展速度如何以及如何以成本效益的方式开发燃料生产和供应基础设施以满足需求，仍然存在重大不确定性。这种持续的不确定性正在导致关键参与者信心不足，并阻止必要的投资得以实施。 像英国这样的国家可以从参与早期行动机会中获益，从而启动转型。 阿鲁普和UMAS携手共同研究早期采用零温室气体排放船舶燃料的供需动态；以向在英国运营的船只供应氨气作为案例研究来探讨挑战。结合UMAS的首个采用路线识别工具和阿鲁普在评估、设计和交付零温室气体排放燃料生产设施和港口基础设施方面的专业知识，我们发现，尽管燃料生产成本可能在海外地区较低，但在短期内，如英国等国家有机会启动转型；履行政策承诺，利用现有资产，支持能源安全，并实现经济机遇。 需求发展 该区域运营的六艘能源需求量最高的船舶的年总消耗量估计约为80 kt- HFOe或约160万吨氨/甲醇，这一数额已经超过了满足该地区航运活动10%需求可能需要的100万吨。实际上，使这六艘船舶的运营脱碳意味着该区域将超越国际海事组织（IMO）在上一年修订的战略中设定的最雄心勃勃的航运脱碳轨迹。 离岸销售协议对于开发电子燃料供应链至关重要，因此识别关键路线和相关对手方是至关重要的。 使用两个地区的能源需求目标估计，我们现在可以审查那些在体积方面表现出合适需求特征的路线。这有助于确定最佳定位将脱碳努力转化为电子燃料的采购协议的相关方。 东北英格兰的航运活动（包括蒂斯塞德和赫尔河地区），以及索伦特地区（包括南安普顿和朴次茅斯），为首次行动机会评估提供了一个模板。 理解当前的航运能源需求有助于确定集中脱碳努力的机会，并降低投资风险。 首先，对东北英格兰运营的船只类型进行回顾，凸显大型渡轮运营的航线提供了最直接的机会。 到2030年实现5%至10%的零温室气体排放燃料的使用率是一项可以在不同能源聚集级别上看待的挑战。在最细粒度的层面上，这可以通过计算从特定港口区域出发的船舶所需的能源需求来实现。利用UMAS的FUSE航运活动模型提供这些见解，我们回顾了英国两个动态港口区域内船队的活动组成。 地图2展示了该区域内被认定为常规运营商的船只活动，包括表1中列出的船只。 从英格兰东北部运营的船只，包括泰斯艾德、赫尔河和泰恩河等枢纽，需要大约513千吨重燃油当量（kt-HFOe）来完成他们旅程的下一阶段（2023年数据）。要使用甲醇或氨来减少10%的能源需求，在考虑到与HFO的能量密度差异后，大约需要100千吨的任何一种燃料。如图1所示，这些港口的集水区域从纽卡斯尔到伊明汉姆大约200英里（320公里），这意味着需要建立一个合适的燃料分销网络。 同样，南安普顿/普特尼港口区的总预估能源需求约为751千吨-HFO，在保持2030年10%目标的情况下，这将转换为约150千吨的氨或甲醇的潜在产量。该流域区域具有更集中的轮廓，直径约为50英里（80公里），覆盖了需求占多数的港口，简化了地方分发的挑战。然而，该区域的可再生能源来源有限，这可能会限制生产电解氢及衍生燃料的潜力。 地图 2：常规路线从以下地址运营：英格兰东北部 在审视了满足2030年设定的10%目标所需的能源需求估算（基于当前能源需求）之后，下一步是评估从这两个地区运营的船队构成中的机遇，以探索长期脱销协议的最佳案例，从而解锁采购所需燃料的商业案例。 图1：本工作考虑的港口区域描述及其相对航运能源需求。 已经为这两种燃料下了订单，尽管目前甲醇是此类船舶订单簿上的主要燃料。长期来看，燃料偏好的转变仍有足够的空间，并且这主要将取决于燃料的可用性和相对定价。然而，考虑到2030年的目标，很大程度上取决于先前提出的因素。一件事似乎很清楚，那就是清洁氢的生产将是必需的，因为两种燃料都将需要它作为原料。 由于这些燃料特性，一些船段在考虑新建订单的放置时表现出偏好。例如，客运船如邮轮和渡轮运营商对甲醇表现出更大的兴趣，而运输氨作为货物的累积经验正吸引着寻求复制LNG从仅作为货物到也为船舶推进提供燃料转型的油轮运营商。其他如集装箱等其他船段 对从南安普顿/朴次茅斯运营的活跃航线的分析也显示了渡轮的存在，以及其他如邮轮、油轮和集装箱船等船型。在审查的替代方案中，有一个对区域具有有趣机会的航线是跨大西洋集装箱运输。总能源需求约为95万吨HFOe或约190万吨氨/甲醇，表2中显示的七艘集装箱船也将超过该港口区域到2030年实现10%燃料使用率目标所需的能源需求。然而，值得注意的是，这些是相对较长的跨大西洋航程，途中有多处停靠点，不太可能进行单点加油。 设定2030年短期目标意味着某些船型和可用技术将在地方层面定义燃料混合比。 在探索短期过渡前景时，需要考虑的并行因素包括技术准备情况、发动机的可用性、安全措施以及使用e-fuels的累积操作经验。甲醇在环境温度下为液体，并且已经被广泛用作航运燃料。然而，其生产途径，可能是： 需要从可持续来源获取原料，这为其生产带来了物流问题。2相反，氨不含有碳，因此其原料供应受到的限制较少，但它是一种有毒化学品，需要采取额外的安全措施处理，并且需要冷藏以保持液态。以氨为燃料的发动机仍在开发中，预计到2026年左右将实现商业化，包括新建和改造项目。该燃料的操作行业标准也正在迅速发展。 如图3所示，从美洲出发时，这些船只将南安普顿作为大西洋东岸的首站，服务于一条直接连接北美的一条航线，以及一条绕墨西哥湾和加勒比海的单独航线。 值得注意的是，由于中等至大型船只在这些航线上运营，导致的燃料需求量很大。正因为这个因素，在定义能够实现零温室气体排放船舶运营的项目时，所需的船只和航运参与者数量相对较少。 燃料生产和供应 满足早期参与者零温室气体排放燃料需求将需要同时扩大生产设施和供应链基础设施的规模。以可再生氨作为满足南安普顿确定的首批参与者需求的燃料为例，本节探讨了利用国内英国生产或低成本燃料进口的相对优势。 燃料生产成本 从低成本生产地点将零温室气体排放的燃料长距离运输到北美、欧洲和东亚的主要需求中心，需要投资新的出口和储存设施、港口和船只。尽管这些成本将仅占未来主要出口项目生命周期成本（LCOA）的一小部分，但重大的投资和开发挑战可能成为早期实施项目交付的障碍。 可再生能源发电的成本是影响以氢为基础的燃料生产地竞争力的关键驱动因素。尽管英国在北海的离岸风能开发中一直处于领先地位，但北非、中东、西澳大利亚和智利等地太阳能和陆上风电产生的固有低成本暗示，英国在全球市场中的成本优化、连接和竞争中，在零温室气体排放燃料生产者方面可能只扮演有限的角色。 氨的平准化成本（LCOA）已根据2023年的成本进行建模。采用与最近阿鲁普研究应用相同的建模方法。 合理保守的假设被应用于可再生能源和电解槽成本，反映了最新宣布的氢项目成本，为早期进入项目的现实展望提供依据。 关键假设： 经验表明，为氨气出口开发一片新港可能需要1亿至2亿英镑的资本投资，在海洋条件不利地区可能需要两倍于此的投资。氨气储存的额外投资也将是显著的，并高度依赖于优化容量以及场地条件的能力。此外，与可再生能源和电解不同，液体散装码头成本通常不会随着需求线性增长，因为码头和储存设施必须按典型的气体运输船大小设计，无论使用频率如何。专为大型气体运输船设计的出口码头每年可能支持5000万至1亿吨的氨气吞吐量。只有最大的绿色氨气工厂，或多个共享同一出口港的生产设施，才可能使这种水平的投资变得可行。 – 来自国际能源署（IEA）和彭博新能源财经（BloombergNEF）的可再生能源LCOE，应用5%折扣以反映多吉瓦级项目中的规模经济效应；– 电解槽、合成氨和ASU成本基于Arup内部基准；– 港口和存储成本基于Arup内部基准，考虑了英国改造后的基础设施和摩洛哥的绿色基础设施；– 运输成本基于在摩洛哥（2750公里）和东北英国（750公里）运营的往返航次租船费用。 为了说明这种成本差异的规模，阿鲁普公司对两种情况进行了氨的平准化成本（LCOA）建模： 1. 由位于英国东北部的兆瓦级绿色氨生产设施生产，并通过20,000米的运输管道输送到南安普顿的一个终端。3天然气运输船。 2. 由摩洛哥的一个GW级工厂生产，并通过80,000 m³的运输工具运送到南安普顿的终端。3能力型液化天然气运输船。 与英国生产相关的成本溢价可能很明确，然而，在国际地点开发生产设施的商业壁垒，以及出口和运输燃料所需的基础设施发展，可能意味着英国在过渡的早期阶段发挥积极作用，同时在海事脱碳方面展现领导力的机会。 摘要 化石燃料市场高度发达，完全全球化，并通过市场力量实现成本优化，而零温室气体排放燃料供应链可能需要数十年的时间才能达到相似的状态，过渡期间需要开发多种不同燃料的新生产设施和供应基础设施。在短期到中期，最有意义的不一定是长期成本效益最高的解决方案，因此，重要的是从整