13 godzin temu
Jakie technologie pozwolą zredukować emisje CO2 w transporcie morskim? Czy wodór, amoniak i inne paliwa alternatywne mają szansę na masowe zastosowanie? Dr inż. Piotr Treichel, Dyrektor Studium Doskonalenia Kadr Oficerskich Politechniki Morskiej w Szczecinie, analizuje szanse i wyzwania stojące przed żeglugą w obliczu globalnych celów klimatycznych.
Polska Morska: Jakie technologie są w tej chwili najbardziej obiecujące w kontekście redukcji emisji CO2 w transporcie morskim?
Piotr Treichel: Pomiędzy tym co jest obiecujące, a tym co jest lub może być w niedługim czasie dostępne istnieje niewielka, aczkolwiek istotna różnica. Obiecujące są wszelkie technologie pozwalające zredukować emisję gazów cieplarnianych ze statków do zera. Prowadzi się prace nad zastosowaniem do napędu statków ogniw paliwowymi zasilanych wodorem, pojawiają się ponownie statki z rotorami Flettnera (ponownie, bo pierwsze próby odbywały się już w latach 20. XX wieku). Mówi się o wykorzystaniu energii wiatru w celach wspomagania napędu lub jako głównego źródła napędu statków. Powraca koncepcja zastosowania reaktorów jądrowych w cywilnych statkach handlowych. Intensywnie rozwijane są natomiast technologie pozwalające wykorzystać istniejące w tej chwili rozwiązania techniczne po ich mniejszych lub większych modyfikacjach. Mówi się tu o paliwach alternatywnych, ale również o innych źródłach energii pozwalających na zmniejszenie emisji CO2 i innych gazów cieplarnianych (np. metanu, tlenku diazotu) dążąc do osiągnięcia co najmniej neutralności emisyjnej. Nie należy w tym miejscu pomijać rozwiązań typu Onboard Carbon Capture pozwalających na usuwanie CO2 z gazów spalinowych, przechowywanie go na statku oraz zdawanie w formie uzależnionej od wykorzystanej technologii.
PM: Czy wprowadzenie paliw alternatywnych, takich jak wodór czy amoniak, jest realnym scenariuszem na szeroką skalę? Jakie są największe wyzwania związane z ich wdrożeniem?
PT: W przypadku paliw alternatywnych, do których dodałbym jeszcze metanol największym wyzwaniem nie jest dostępność technologii pozwalających na ich wykorzystanie, a szeroka dostępność tychże paliw. Przypomnijmy sobie, ile lat potrzeba było, by po pojawieniu się możliwości wykorzystania do napędu statków metanu, okrzykniętego swego czasu błękitnym paliwem, dostępna była dostatecznie gęsta sieć stacji bunkrowych pozwalających na uzupełnienie jego zapasów bez ograniczania rejonu żeglugi, czy też bez konieczności zbaczania z wcześniej obranej trasy. W przypadku paliw alternatywnych do paliw kopalnych istnieje jeszcze jeden, nie zawsze nagłaśniany problem. Otóż utrzymanie lub zwiększenie prędkości statku wymaga od urządzenia napędowego wytworzenia odpowiedniej w tym celu mocy zapotrzebowanej przez śrubę napędową. Moc tę uzyskuje się z określonej wprowadzonej do urządzenia napędowego masy paliwa. Porównując konwencjonalne paliwa ciekłe oraz paliwa alternatywne pod względem ich gęstości oraz wartości opałowych (tj. ilości energii możliwej do uzyskania, pod pewnymi warunkami, z jednostki masy danego paliwa) okazuje się, iż do pokonania porównywalnych dystansów przy porównywalnych prędkościach statku wymaga na cele przechowywania paliw dwu-, trzy-, a choćby prawie dziesięciokrotnie większej objętości magazynowej. Nie na każdym statku zbiorniki paliwowe da się umiejscowić na pokładzie statku, a objętość wewnątrz kadłuba jest bardzo często współdzielona z ładunkiem. Gdzieniegdzie padają zatem informacje o powrocie do metody uwodorniania węgla (choć niekoniecznie pochodzącego ze źródeł kopalnych), czy też zastosowaniu syntezy Fischera-Tropscha, by pozyskiwać paliwa ciekłe, które pozwolą na zachowanie neutralności emisyjnej.
PM: Jakie kroki regulacyjne powinny zostać podjęte na poziomie międzynarodowym, aby skutecznie ograniczyć emisje w sektorze transportu morskiego?
PT: Po pierwsze decyzje powinny być przemyślane, a nie podejmowane pod wpływem polityków. Należy zadać sobie pytanie po co tworzyć nowe regulacje i limity, gdy nie da się ich potem wyegzekwować lub osiągnąć z uwagi na ograniczenia techniczne lub luki proceduralne (patrz np. podsumowanie z projektu SCIPPER). Po drugie należy brać pod uwagę cykl życia statku – począwszy od jego zamówienia w biurze projektowym, poprzez czas oczekiwania na jego budowę w stoczni oraz możliwość realizacji zamówień w zakładach produkcji najważniejszych elementów wyposażenia statku, a na zwrocie inwestycji dla armatora kończąc. Po trzecie skupiamy się w tej chwili głownie na jednym ogniwie łańcucha wpływającego na emisję gazów cieplarnianych do atmosfery, tj. na statkach przewożących ładunki drogą morską. Pomijamy natomiast źródła zapotrzebowania na ten przewóz, którymi są bardzo silnie rozwinięte, napędzane przez rynek wytwórców i dostawców towarów przyzwyczajenia konsumenckie społeczeństw. Patrząc na statystyki, w ciągu ostatnich czterdziestu lat globalna populacja wzrosła o 68% (z 4,87 mld do 8,18 mld osób), a nośność statków zwiększyła się w tym czasie o 254% (z 664,8 mln. DWT w 1985 r. do 2 353,9 mln. DWT w 2024 r.). Przy czym liczba statków w tym okresie wzrosła jedynie o nieco ponad 42% (z 76 395 w 1985 r. do 108 789 w 2024 r.). Można z tego wywnioskować, iż tak istotny wzrost tonażu wynika najprawdopodobniej nie tylko ze wzrostu liczby ludności, ale ze zmiany przyzwyczajeń konsumenckich. Do chwili wyhamowania globalnego wzrostu populacji, która prognozowana jest na lata 2085-2090, przy prognozowanej liczbie ludności sięgającej 10,43 mld. osób2, bez redukcji zapotrzebowania na podaż nowych towarów zapotrzebowanie na ich przewóz drogą morską będzie dalej rosnąć. Zatem skutki działań mających na celu redukcję emisji gazów cieplarnianych ze statków będą niwelowane przez podążający za zapotrzebowaniem wzrost światowego tonażu. Moim zdaniem najważniejsze będą kroki poczynione właśnie w tym zakresie. Działania w kierunku efektywnego wykorzystania towarów oraz ich ewentualnej naprawy w miejsce ciągłej wymiany na nowe bardziej aktualne modele (nie mylić z lepszymi) z pewnością przyniesie korzyści na wielu płaszczyznach, w tym umożliwiając sukcesywną redukcję emisji w sektorze transportu morskiego.
PM: Czy istnieją już sprawdzone rozwiązania techniczne, które mogą być natychmiast zastosowane na statkach w celu ograniczenia emisji, takie jak modernizacja silników czy instalacja systemów pochłaniania CO2?
PT: Większość liczących się producentów silników okrętowych od lat przygotowuje się na zapowiadany na rok 2030 pierwszy etap redukcji emisji gazów cieplarnianych opisany w strategii IMO z 2023 r. Oprócz zmniejszenia emisji dwutlenku węgla do atmosfery co najmniej o 40% w porównaniu z 2008 r., zakłada ona nie mniejszy niż 5% (a dążący do 10%) udział technologii, paliw i źródeł energii o zerowej lub niemal zerowej emisji gazów cieplarnianych w transporcie morskim. Już z początkiem obecnej dekady wiodący producenci silników deklarowali dostępność do roku 2030 takich rozwiązań w swoim portfolio. w tej chwili niektóre rozwiązania są już w fazie produkcyjnej i wyposażono w nie pierwsze statki, w stosunku do innych testy prototypów właśnie realizowane są lub zaplanowane są na rok przyszły, przy deklaracji dostępności dla odbiorców na przełomie 2025/2026 r. Niemniej dostępność rozwiązań technicznych to jedno, a brak przepisów regulujących zastosowanie paliw alternatywnych na statkach to drugie. Na chwilę obecną dla większości paliw alternatywnych wciąż prowadzone są ustalania dotyczące wytycznych tymczasowych do ich zastosowania (amoniak, wodór jako paliwo oraz paliwa o niskiej temperaturze zapłonu – tu opracowanie zostało odsunięte w czasie). Dysponujemy przepisami regulującymi wykorzystanie paliw gazowych (Kodeks IGF) oraz wytycznymi tymczasowymi do wykorzystania w roli paliw alkoholi metylowego i etylowego.
PM: Jakie koszty wiążą się z dekarbonizacją transportu morskiego i kto w branży powinien je ponosić – armatorzy, państwa czy konsumenci?
PT: Ponieważ większość z proponowanych rozwiązań jest w tej chwili w fazie prób lub testów prototypowych trudno określić całkowite koszty transformacji. Można jednak z dużym stopniem pewności stwierdzić, iż prędzej czy później jej koszty poniesie konsument. Armatorzy będąc zmuszanymi ciągłymi zmian wymagań prawnych do częstszej wymiany floty lub modernizacji jej wyposażenia, dla zapewnienia dodatniego bilansu płatniczego będą zmuszeni przenieść zwiększone koszty na swoich klientów. Państwa, które postanowią wesprzeć armatorów narodowych będą mogły to zrobić wykorzystując środki z budżetu, zatem spożytkowując na ten cel pieniądze z naszych podatków. Zatem w ten, czy inny sposób koszty transformacji przeniesione zostaną na konsumenta.
PM: W jakim stopniu współczesne statki są gotowe na przejście na paliwa niskoemisyjne, a jakie zmiany technologiczne są jeszcze konieczne?
PT: Większość producentów silników od pewnego czasu dążyła do przynajmniej częściowej unifikacji rozwiązań w przypadku, gdy dany model silnika występuje w wersji na kopalne paliwa ciekłe, w wersji dwupaliwowej (lub wersji na paliwa gazowe) oraz w wersji na paliwa alternatywne, to pojawiają się możliwości modernizacji silników pozwalające na zmianę stosowanego do napędu silnika paliwa. Trochę gorzej jest z systemami przygotowania paliw, gdyż o ile na statku nie zamontowano tego typu wyposażenia w trakcie jego budowy lub nie zarezerwowano na nie miejsca, to pojawia się problem z jego lokalizacją. Co do koniecznych zmian technologicznych natomiast wszystko będzie się uwidaczniało wraz ze zdobywaniem doświadczenia w produkcji i eksploatacji urządzeń wykorzystujących paliwa niskoemisyjne. Dokładnie tak, jak miało to miejsce w przypadku silników wyposażonych w elektroniczne systemy kontroli, czy też silników dwupaliwowych.
PM: Jaką rolę mogą odegrać międzynarodowe organizacje, takie jak IMO, w przyspieszeniu transformacji ekologicznej transportu morskiego?
PT:
Istnieje wiele stowarzyszeń i organizacji międzynarodowych zaangażowanych w transformację ekologiczną transportu morskiego. Uważam, iż przy całości kosztów ponoszonych przez armatorów w związku z ograniczeniami emisji gazów cieplarnianych (zarówno jako kosztów modernizacji wyposażenia statków, wymiany części floty, czy też jako opłaty emisyjne) szeroka dostępność atrakcyjnych cenowo paliw niskoemisyjnych lub neutralnych emisyjnie na pewno pozwoliłaby na przyspieszenie tejże transformacji. Organizacje międzynarodowe mogłyby tu zapewnić ponadnarodowe wsparcie w budowie sieci stacji bunkrowych i unifikacji lokalnych przepisów dotyczących bunkrowania tych paliw w poszczególnych państwach.
PM: Czy istnieją inicjatywy lub projekty pilotażowe w transporcie morskim, które już teraz pokazują, iż neutralność węglowa jest możliwa?
PT: Tak, jest szereg przykładów programów obejmujących swoim zakresem zagadnienie neutralności węglowej. Obejmują one zarówno napęd wiatrowy (jako napęd główny lub napęd wspomagający). Wskazują na możliwość zastosowania w żegludze napędu elektrycznego lub hybrydowego. Zastosowanie na statkach wodorowych ogniw paliwowych czy też systemów wychwytywania ze spalin i magazynowania dwutlenku węgla.
PM: Jakie korzyści ekonomiczne i ekologiczne wynikają z ograniczenia emisji w transporcie morskim dla poszczególnych państw oraz globalnie?
PT: Jak podaje portal oneworldindata.org w roku 2016 r. transport morski odpowiadał za 1,7% globalnej emisji gazów cieplarnianych. Jest to o jeden rząd wielkości mniej niż łączna emisja spowodowana zużyciem energii w budynkach przeznaczonych na cele komercyjne oraz na cele bytowe. Jest to również ok. 14,3% emisji powstałej ze środków transportu drogowego. Jest to jednak 4,25 razy więcej niż łączna emisja pochodząca z transportu kolejowego oraz tyle samo, co emitowane jest na skutek zużycia energii w rolnictwie i w farmach rybnych.
Odnosząc się do korzyści ekonomicznych, to z uwagi na fakt, iż widoczne jest dążenie polityków do jak najszybszego wdrażania strategii obejmującej ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, a co za tym idzie powstaje pewność kontynuacji obranej już drogi. Kraje ułatwiając funkcjonującym na ich terenie podmiotom gospodarczym podjęcie produkcji i dystrybucji atrakcyjnych cenowo paliw alternatywnych będą mogły zatem jako pierwsze zaistnieć na powstającym właśnie rynku ich zbytu. Skonsultowanie ze wszystkimi zainteresowanymi stronami (administracja morska, producenci, dystrybutorzy oraz armatorzy) oraz wprowadzenie na czas odpowiednich regulacji prawnych związanych z paliwami alternatywnymi i niskoemisyjnymi źródłami energii oraz adekwatna polityka fiskalna może przynieść korzyści ekonomiczne dla zaangażowanych w to podmiotów.
PM: Czy dekarbonizacja transportu morskiego jest realna w perspektywie najbliższych dekad, czy bardziej prawdopodobne jest skupienie się na minimalizacji szkód?
PT: Uważam, iż należy się skupić na tym, by podczas najbliższych zmian legislacyjnych skoncentrować się na tzw. zrównoważonym rozwoju. o ile zapewni się armatorom dostępność technologii nisko- lub zeroemisyjnych, doda zachęty motywujące do modernizacji ich floty, będą oni skłonni działać w kierunku dekarbonizacji transportu morskiego. Nie demonizowałbym jednak jednostek wykorzystujących wciąż rozwiązania klasyczne (konwencjonalne), dla których konwersja może być najzwyczajniej nieopłacalna. Tu skupiłbym się głównie na minimalizacji szkód.
