DNV支持二氧化碳運輸船設(shè)計創(chuàng)新

建立一個全新的二氧化碳（CO2）捕獲和儲存(CCS)基礎(chǔ)設(shè)施對實現(xiàn)凈零排放至關(guān)重要。二氧化碳運輸是整個價值鏈的重要組成部分，因此DNV正在調(diào)整相關(guān)規(guī)范以適應(yīng)可能到來的液態(tài)二氧化碳運輸船訂購浪潮，并與行業(yè)伙伴合作，支持將新技術(shù)和解決方案推向市場。

要想實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》和《格拉斯哥協(xié)定》的目標，需要從2050年起每年從大氣中消除60 - 70億噸二氧化碳。雖然替代燃料和節(jié)能措施會幫助減排一定量的二氧化碳，但是巨量的二氧化碳一直在排放，二氧化碳也是鋼鐵和水泥等基礎(chǔ)工業(yè)的副產(chǎn)品。因此 CCS是應(yīng)對脫碳挑戰(zhàn)的關(guān)鍵因素，時間是關(guān)鍵。

未來數(shù)十年需要幾百艘新的二氧化碳運輸船

把二氧化碳放回原處，主要是在海底儲層，是一種最優(yōu)的環(huán)境解決方案。北歐目前在這方面處于領(lǐng)先地位，北極光合資公司（NorthernLights JV）正在開發(fā)從捕獲到存儲的基礎(chǔ)設(shè)施。政府支持的Longship項目包括挪威東部的捕獲設(shè)施，將是第一個利用該基礎(chǔ)設(shè)施的端到端試點項目。DNV海事咨詢業(yè)務(wù)發(fā)展主管Erik Mathias Sørhaug表示: “自上世紀90年代中期以來，作為提高石油采收率(EOR)過程的一部分實現(xiàn)油氣開采的最大化，我們已經(jīng)在挪威大陸架注入并儲存了大約2.6億噸二氧化碳，因此我們積累了豐富的經(jīng)驗。”

“我們需要快速部署和擴大從捕獲、儲存、運輸?shù)叫遁d和注入的整個價值鏈，以便CCS產(chǎn)生有意義的影響。其中很大一部分，至少在初期階段，將需要通過船舶運輸，這使得海上運輸成為一個關(guān)鍵的整體組成部分。我們預(yù)計，隨著對液態(tài)二氧化碳運輸需求的增加，一個全新的船型領(lǐng)域?qū)l(fā)展起來。到2050年，可能需要數(shù)百艘二氧化碳運輸船。”他補充道。

不同的壓力機制可以增加二氧化碳運輸量

但不同的CCS應(yīng)用和規(guī)模可能要求液態(tài)CO2以不同的壓力水平運輸，這就需要開發(fā)低、中、高壓 罐解決方案。當下，北歐的商業(yè)二氧化碳運輸使用的是少數(shù)幾艘中等壓力的小船。計劃中的北極光船也將是中等壓力(15bar，−28°C)，并能夠在必要時攜帶液化石油氣(LPG)。該技術(shù)在運營上是眾所周知的，但在罐的尺寸和材料方面有限制。

低壓和高壓兩種解決方案都可能會增加貨物運力，但這些新技術(shù)給船舶設(shè)計、建造和運營帶來了新的風(fēng)險和挑戰(zhàn)，包括罐的大小和最佳布置、材料選擇、 所捕獲二氧化碳的狀態(tài)、保壓時間和再液化的需要、貨物中雜質(zhì)的腐蝕影響、安全考慮、可靠的監(jiān)測系統(tǒng)，以及如何在成本和復(fù)雜性之間實現(xiàn)最佳平衡。

高壓技術(shù)需要的能量更少

“要選擇最有效的解決方案，采用整體方法起到?jīng)Q定作用。成本可行性歸結(jié)為到最終埋藏點的距離、二氧化碳的運輸量(每次裝載和每年)以及卸載和注入的方法”。Sørhaug說道。在這方面，行業(yè)需要一個更清晰的圖景來做出合理的商業(yè)決策。

從整個價值鏈的成本來看，高壓(35 - 45bar)技術(shù)是一種中低壓力解決方案的有趣替代方案，因為環(huán)境溫度條件(0-10°C)需要更少的能源來將氣體冷卻到裝載時低溫水平，并在卸載點重新加熱。貨物圍護系統(tǒng)的靈活性和可大型化使得建造高達8萬立方米甚至更大的更大型的二氧化碳運輸船成為可能。

KNCC在高壓方面奮進

KNCC是Knutsen集團和NYK集團的合資公司，是高壓技術(shù)發(fā)展方面的先鋒公司。DNV最近向其頒發(fā)了一項原則性批準證書（AiP），批準其新的PCO2儲罐概念。該儲罐概念原理采用了Knutsen公司專有的加壓天然氣(PNG)載體解決方案。該方案于15年前開發(fā)，用于運輸壓縮天然氣(CNG)。

二氧化碳被儲存在一捆捆垂直堆疊的小直徑壓力罐中，而不是大的圓柱形容器中。

小直徑降低了管內(nèi)壓力變化的風(fēng)險，避免了干冰的形成，并消除了部分或滿載狀態(tài)下液態(tài)二氧化碳的晃蕩影響。KNCC認為，與低溫策略相比，該概念將節(jié)省大量成本。

解決項目實現(xiàn)的法規(guī)障礙

雖然低壓和中壓是在當前的法規(guī)體系框架內(nèi)，但高壓下運輸二氧化碳的參數(shù)在一定程度上超出了當前的IGC規(guī)范，該規(guī)范是對37.8°C下蒸汽壓高于2.8 bar壓力的液化氣體散裝運輸?shù)膹娭菩砸?guī)定。DNV CO2運輸船業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理Johan Petter tuturen表示:“當我們開始考慮KNCC的船舶設(shè)計時，很快就發(fā)現(xiàn)該解決方案在技術(shù)上是可行的，但要確保它在現(xiàn)有法規(guī)框架下是允許的，還存在一些挑戰(zhàn)。”

推進技術(shù)研究和風(fēng)險評估

根據(jù)IGC規(guī)則，高壓二氧化碳運輸船在IGC規(guī)范下被視為氣體運輸船。船舶和設(shè)備的設(shè)計應(yīng)盡可能符合IGC的描述性要求和經(jīng)修訂的DNV規(guī)范第5部分第7章，并使用“Tankers for CO2”船級符號。“我們認為KNCC維護系統(tǒng)采用了Knutsen的PNG儲罐設(shè)計，在IGC環(huán)境下是一種新穎的構(gòu)造。因此，它將需要根據(jù)新穎構(gòu)造的圍護系統(tǒng)的規(guī)定進行評估。” Johan Petter tuturen補充道。

DNV規(guī)范第5部分第8章中對CNG船的定義的圓筒形圍護系統(tǒng)的要求將作為KNCC設(shè)計的基礎(chǔ)，但需要進行必要的修改，以考慮到運輸液體二氧化碳而不是天然氣。“這表明，DNV長期在CNG等行業(yè)的規(guī)范可以被調(diào)整，以推動重要的新技術(shù)發(fā)展。下一步是通過更詳細的技術(shù)研究和風(fēng)險評估來優(yōu)化船舶和圍護系統(tǒng)的設(shè)計，這是入級過程的一部分。” Johan Petter tuturen表示。

KNCC首席執(zhí)行官Anders Lepsøe贊揚了雙方正在進行的密切合作:“CCS在幫助脫碳行業(yè)方面具有巨大的潛力，我們很自豪能夠引領(lǐng)創(chuàng)新，擴大潛在的運輸量。DNV規(guī)范提供的驗證和DNV在二氧化碳運輸方面的世界級專業(yè)知識對我們在這一新興領(lǐng)域開展PCO2概念的下一步工作非常有價值。為實現(xiàn)全球環(huán)境目標做出貢獻對我們和我們的所有者來說至關(guān)重要，我們的目標是成為CCS價值鏈中不可或缺的一部分。”

KNCC將于2022年秋季在挪威的一個新實驗室開始環(huán)境液態(tài)二氧化碳測試，預(yù)計結(jié)果將于2023年下半年證明該技術(shù)的可行性。

DNV幫助識別和證明新的業(yè)務(wù)解決方案

DNV以其正在進行的項目和新規(guī)范的開發(fā)，為業(yè)界在二氧化碳運輸成本和影響方面提供建議，是理想的合作伙伴。Stella Maris CCS項目計劃使用3 - 4艘低壓二氧化碳穿梭運輸船，北海的一個專用浮動注入裝置(FIU)將接收二氧化碳，將其加熱到150 barg左右，然后將其連續(xù)注入到儲存井。

低壓力增加了貨艙的最大直徑，每個貨艙可運輸約6.300立方米的液態(tài)二氧化碳，使船舶的載貨總?cè)萘窟_到50.000立方米。

DNV正在為項目所有者Altera Infrastructure和Hoegh LNG的概念提供專家意見，包括法規(guī)評估、環(huán)境影響研究、電力需求/動態(tài)定位分析和穿梭油輪設(shè)計、碳收集、存儲和卸載單元和FIU的AiP。

Sørhaug表示:“在物流方面，我們通過能源系統(tǒng)業(yè)務(wù)部門與所有利益相關(guān)者合作，以確定在財務(wù)和運營上都有意義的解決方案。進一步的關(guān)鍵服務(wù)包括新的貨物維護系統(tǒng)的技術(shù)鑒定、CO2 運輸船投標過程中的指導(dǎo)和支持、船舶入級、專門儲罐的設(shè)計支持、管道 和制冷系統(tǒng)，以及利用復(fù)雜的計算流體動力學(xué)模型對CO2 泄漏和擴散的后果分析等等。”

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。