“零碳”要求下,船舶能效测算不再难

引言及概述  

在世界各行业努力应对全球气候变化之际,航运业也不例外。 为了实现有效减排,国际海事组织(IMO)承诺了一份重要脱碳制度,目标是通过国际立法,以减少航运业的碳排放量。具体而言,到 2050 年,IMO 目标是将航运排放量降低至2008年水平的至少50%、碳强度降低至2008年水平的至少70%。  

IMO 将实行低效技术和运行模式的限制。在整个减碳计划的最前沿,是能源效率设计指数(EEDI)和现有能源效率指数(EEXI)两项重要法规。   

这两项指数覆盖了所有 400 总吨(GT)以上的货船,其中 EEDI 适用于 2013 年之后建造的船舶,EEXI 则适用于 2013 年之前建造的船舶。这两项指数以船舶发动机每吨海里(ton-mile)所排放的二氧化碳量(克)计算,计算单位为克二氧化碳每吨海里(gCO2/ton-mile),同时也考虑了其他大量与船舶规格相关的变量。 

下图(图1)为计算 EEDI 和 EEXI 的官方公式。 

该计算公式包涵了从官方报告到估算模型的一系列数据流。

为保证减排效果,IMO 要求船舶的 EEDI 或 EEXI 值必须低于一定的标准数值,而且自 2013 年开始随着时间的推移逐步降低标准数值。EEDI 已于 2013 年生效, 而 EEXI 将于 2023 年 1 月 1 日生效,将 IMO 减碳新规的要求进一步推广至近乎全球货运船队。

可想而知,出于新法规复杂的计算,需要船东、承租人以及其他业内人士进行仔细的研判。同时,由于 IMO 尚未详细说明违反规定的处罚机制,新法规下不合规船舶需要面对的后果仍不清晰。

为了响应 IMO 法规,VesselsValue 利用涵盖范围广泛的数据库、技术措施和专业知识,为每艘散货船、油轮和集装箱船估算 EEDI 和 EEXI 值。我们的能效工具让用户可以通过定制关键变量实时计算,以测算船舶和船队的能效值。

EEDI和EEXI 船队分析

概述

在现役船队(散货船、油轮和集装箱船)中,只有 21.7% 的船舶符合 EEDI 和 EEXI 法规。其中散货船的合规率最低,其次是集装箱船,合规率最高是油轮。

图2: 现役船队的合规百分比(按船舶类型划分)

需要注意的是,VesselsValue 目前使用 IMO 指导下的参考速度的算法。由于 IMO 估算公式的设计更加保守,这意味着 VV 估算得出的合规船百分比与现实中的比例有所差距。即便如此,VV 系统中看到的合规船比例仍然偏低,突出了脱碳计划面临的挑战。未来,随着 IMO 宣布相应的违规处罚措施,无疑将迫使船东采取更积极的行动。

散货船

船队合规比例: 10.0%

尽管船队相对年轻(平均船龄 11.4 年),但仅有十分之一的散货船符合当前的 EEDI 和 EEXI 法规。

从图 2 可以清楚地看出,Ultramax 合规比例最高,达32.8%。考虑到 Ultramax 的平均船龄仅为 5.4 年,较高的合规比例并意外。

同时,好望角型散货船以 21.6% 的合规比例位居第二。与小型船舶相比,大型船舶每克的二氧化碳排放量可以运送更多吨的货物。

集装箱船

船队合规比例: 25.6%

根据平均 EEDI 和 EEXI 值,集装箱船是最大的二氧化碳排放源之一,平均排放量为每吨海里18.3克二氧化碳(gCO2/ton-mile),主要缘于集装箱船上更大马力的主机和高速行驶的需要。如果船东尝试通过降低引擎功率以降低最佳航速来解决排放问题,那么现已相当紧张的供应链可能会承受更大的压力。

如图 2 所示,超大型集装箱船(ULCV)的合规比例最高,达 83.5%。因为 ULCV 平均船龄仅为 5.3年,而且船型较大,可以承载更多的货物,从而提高了货物运输的效率。 

油轮

船队合规比例: 30.4%

尽管在数量上,油轮领域的合规率最高,但少数燃油效率低下的小型油轮将整体油轮领域的平均 EEDI 和 EEXI 值推高到每吨海里 14.7 克二氧化碳排放量,与散货船平均每吨海里 4.6 克二氧化碳排放量相比,存在明显差异。不合规的油轮平均船龄为 16.6 年,比平均船龄为 12.5 年的合规的船队多出 4.1 年。 船龄较小的船舶更有可能配备了更高能效的发动机和节能装置 (ESD)。

EEDI 和 EEXI 对全球船队的影响

EEDI 和 EEXI 很有可能会对货运船队产生重大影响。EEDI 或 EEXI 值不达标的船舶,尤其是老旧吨位,对于潜在购买方或投资则来说不太可能是一个有吸引力的选项。另一方面,希望通过降低船舶主机功率以满足合规要求的船东,可能需要面对船舶降速航行所造成的航程时间加长,并会对船舶租金和收益造成影响。

为了达成合规与运营效益的平衡,对不合规的船舶进行改装以更接近达标值将会成为业界常态,包括从气流船体润滑系统到螺旋桨叶片,甚至额外增加风力推进器和太阳能电池等节能设备(ESD)。我们可能会看到各种旨在提高现有船舶效率的新技术,或将为海事工程业带来一番景气。

而对于远低于合规要求的船舶来说,主机功率限制(EPL)可能是仅剩的选择。通过限制船舶主机的最大可实现功率,从而限制船舶的最高航速。这意味着,船东不仅需要花费EPL的安装费用,还要承受船只降速航行造成的收入下降。

至于新造船,EEDI 和 EEXI 法规将加速海上新能源需求的扩大。作为最清洁的化石燃料,LNG(液化天然气)有望成为未来远洋船舶的主要燃料。其他低碳强度的替代能源在未来十年内将越来越受欢迎,如生物天然气(bioLNG),即在发酵等生化过程中生成的天然气,是一种由有机和无机原料生产的混合燃料,有着“蓝色甲醇”之称,被定义为碳中性燃料。另外,无碳氢燃料电池虽仍在开发之中,但也有望成为脱碳的长期解决方案。 

能源效率指数

如前所述,能源效率指数只是国际海事组织为遏制航运的温室气体排放而采取的其中两项措施。 2023 年,随着 EEDI 和 EEXI 生效的同时,碳强度指标(CII)也将生效。

CII 是一项限制船舶的低能效运营的操作,并可能与 EEDI 和 EEXI 指标一起,对碳密集型的吨位产生复合型影响。这将迫使船东将老旧、不合规的船队在升级或送往拆解中做出选择。此外,氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)的监管也将遏制非碳污染,推动航运走向更环保的方向。

可持续发展的理念也拓展到海工领域,其中碳捕获和储存技术(CCS)等可以防止油气开采过程中产生的二氧化碳直排大气。此外,使用太阳能和风能发电也可以提高海上油气生产的可持续性,更高效的钻井以及储集盆地建模的优化,可以减少每单位产量所需的钻井数量,从而减少油气行业对海洋环境的影响。

随着新措施的实行,以及近年技术的进步和政府资助的增加,海上风能正在成为全球绿色能源的主要来源之一。根据国际能源署(IEA)的数据,到 2050 年,全球生产的可再生能源总量需增加 50%,才能实现净零碳排放目标。

总结

脱碳减排可能会给航运业带来挑战,同时也给船队优化带来巨大机会,从而提高效率、生产力,保持可持续性发展。通过数据驱动的测算工具,可以帮助找到成功的可持续海事发展路径,以数据驱动准确可靠的信息,引领行业变革的新潮流。

本文作者为 VesselsValue 分析师 Joey Daly。