Το FleetMon στην Έρευνα: Τεχνοοικονομική σκοπιμότητα της πράσινης αμμωνίας ως καύσιμο για τον θαλάσσιο στόλο

Η διαφάνεια και η πιο πράσινη ναυτιλία είναι δύο από τους σημαντικότερους στόχους μας στο FleetMon. Ως εκ τούτου, υποστηρίζουμε φοιτητές, πανεπιστήμια και ιδρύματα στα έργα τους για τη θαλάσσια έρευνα με δεδομένα AIS. Περισσότερα από 120 πανεπιστήμια αποτελούν μέρος των συνεργατών μας – το ένα είναι το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. Το 2022, ο Daniel Bundred, φοιτητής MEng από το Τμήμα Μηχανικών, επικοινώνησε μαζί μας και ζήτησε δεδομένα AIS για το έργο του σχετικά με την απαλλαγή της παγκόσμιας ναυτιλίας από τις ανθρακούχες εκπομπές.

Διερευνώντας τη σκοπιμότητα της πράσινης αμμωνίας ως καύσιμο για πλοία μεταφοράς χύδην φορτίου και πλοία ψυγείων

Ο ΔΝΟ έχει θέσει ως στόχο τη μείωση κατά 70 % της έντασης των εκπομπών CO2 έως το 2050, η οποία μπορεί να επιτευχθεί μόνο με τη χρήση καυσίμου με λιγότερες εκπομπές από το βαρύ μαζούτ (HFO) που χρησιμοποιείται σήμερα. Η πράσινη αμμωνία, που παράγεται από το νερό, τον αέρα και την ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια, έχει τη δυνατότητα να επιτύχει αυτόν τον στόχο και έχει επιλεγεί ως πιθανός αντικαταστάτης του HFO λόγω της ευνοϊκής ενεργειακής πυκνότητας και του κόστους του σε σύγκριση με τις μπαταρίες και άλλα πράσινα καύσιμα. Παρόλα αυτά, απαιτείται περισσότερος χώρος για ένα μηχανοστάσιο αμμωνίας και αποθήκευση καυσίμων από ό, τι χρειαζόταν προηγουμένως για το HFO στο παρελθόν. Μαζί με αυτό, υπάρχουν επιπλέον κόστη που σχετίζονται με την κατασκευή ενός συστήματος μετάδοσης κίνησης που τροφοδοτείται με αμμωνία και κατά τη στιγμή της μελέτης η πράσινη αμμωνία ήταν ακριβότερη από το HFO ανά μονάδα παρεχόμενης ενέργειας. 

Χρήση δεδομένων AIS από το FleetMon

Χρησιμοποιώντας δεδομένα AIS που παρείχε η FleetMon, μοντελοποιήθηκε ένα έτος λειτουργίας για μια ποικιλία πλοίων, συμπεριλαμβανομένων των εξαιρετικά μεγάλων πλοίων μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων, των μικρών πλοίων μεταφοράς χύδην φορτίου και των πλοίων μεταφοράς LNG. Το μοντέλο εισάγει τα χαρακτηριστικά του κινητήρα του πλοίου και τα δεδομένα διαδρομής που παρέχονται σε ωριαία ανάλυση για το 2019. Αυτά τα δεδομένα χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της κατανάλωσης καυσίμου του πλοίου, μοντελοποιώντας την ισχύ που απαιτείται για να ξεπεράσει το σκάφος τις δυνάμεις αντίστασης, όπως η τριβή του δέρματος. Η ενέργεια που καταναλώθηκε κατά τη διάρκεια του έτους χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό της κατανάλωσης καυσίμου και των πιο ενεργοβόρων ταξιδιών για το μέγεθος των δεξαμενών καυσίμων και, συνεπώς, για την εκτίμηση της χωρητικότητας του φορτίου. Τα οικονομικά έσοδα μοντελοποιήθηκαν επίσης, έτσι ώστε τα συνολικά κέρδη διάρκειας ζωής κάθε πλοίου να εκτιμηθούν και να συγκριθούν με μια γραμμή βάσης HFO. Οι τιμές της πράσινης αμμωνίας αναμένεται να μειωθούν σημαντικά τα επόμενα 30 χρόνια (και τα ορυκτά καύσιμα αύξησαν το κόστος τους κατά τη διάρκεια του 2022), οπότε αναπτύχθηκε ένα άλλο μοντέλο για να διερευνηθεί η επίδραση των διαφορετικών τιμών καυσίμων και ναύλων κατά τη διάρκεια ζωής του πλοίου. Ενσωματώνει την αντίδραση του φορέα εκμετάλλευσης στις μεταβαλλόμενες οικονομικές συνθήκες, βελτιστοποιώντας την ταχύτητα λειτουργίας του σκάφους για το συγκεκριμένο έτος, ώστε να μεγιστοποιηθεί το κέρδος.

Αποτελέσματα

Τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν την τεχνική σκοπιμότητα της αμμωνίας ως ναυτιλιακού καυσίμου, με τη χωρητικότητα φορτίου να μειώνεται κατά λιγότερο από 5% για όλα τα πλοία. Αυτό συμβαίνει παρά τη μεταβλητότητα στο μέγεθος, τη μέση διάρκεια ταξιδιού, την ταχύτητα λειτουργίας και τη ζήτηση βοηθητικής ισχύος που παρατηρείται μεταξύ διαφορετικών πλοίων. Τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν ότι το κόστος είναι το κύριο εμπόδιο για την εισαγωγή πράσινης αμμωνίας ως ναυτιλιακού καυσίμου.

Διαπιστώθηκε ότι το κόστος κεφαλαίου ήταν υψηλότερο λόγω του επιπλέον εξοπλισμού που απαιτείται για τη λειτουργία ενός κινητήρα αμμωνίας και του επιπλέον υλικού που απαιτείται για την αποθήκευση καυσίμων. Λειτουργώντας με χαμηλότερες ταχύτητες όταν το κόστος των καυσίμων είναι υψηλό, τα πλοία μπόρεσαν να μειώσουν το επιπλέον λειτουργικό κόστος που σχετίζεται με ένα ακριβότερο καύσιμο κατά τη διάρκεια ζωής του πλοίου. Ωστόσο, αυτό το επιπλέον κόστος εξακολουθεί να αποτελεί σημαντικό εμπόδιο στη χρήση πράσινης αμμωνίας ως καυσίμου μηδενικών ανθρακούχων εκπομπών.

Συνολικά, τα πλοία που κινούνταν με πράσινη αμμωνία πέτυχαν συνολικά κέρδη διάρκειας ζωής από 30 έως 80% αυτού που θα επιτυγχανόταν από ένα ισοδύναμο πλοίο με κινητήρα HFO. Ως εκ τούτου, θα απαιτηθεί κάποιο οικονομικό μέτρο για την παροχή κινήτρων στους επενδυτές ώστε να υποστηρίξουν πλοία μηδενικών ανθρακούχων εκπομπών.

Η μελέτη επιβεβαίωσε επίσης ότι η χρήση πράσινης αμμωνίας ως ναυτιλιακού καυσίμου μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική μείωση των εκπομπών. Τα πλοία που κινούνταν με πράσινη αμμωνία είχαν μείωση των εκπομπών βάσει του πεδίου 2 της τάξης του 94,8-96,7% σε σύγκριση με τα συμβατικά πλοία, ποσότητα αρκετή για την επίτευξη του στόχου του ΙΜΟ για μείωση της έντασης των εκπομπών έως το 2030.

Ωστόσο, η έρευνα υπογραμμίζει τη σημασία των μελλοντικών εργασιών για την καλύτερη κατανόηση των εκπομπών N2O των ICEs που τροφοδοτούνται με αμμωνία. Η μελέτη εκτιμά ότι η πλειονότητα των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου από πλοία που κινούνται με αμμωνία θα μπορούσε να προέλθει από τις εκπομπές N2O και η αβεβαιότητα σε αυτό το ποσοστό οδηγεί σε σημαντική αβεβαιότητα όσον αφορά τη μείωση του δυναμικού υπερθέρμανσης του πλανήτη (GWP) της πράσινης αμμωνίας ως ναυτιλιακού καυσίμου.

Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τα οκτώ πλοία που εξετάστηκαν, μαζί με τη σχετική ΚΠΑ που επιτεύχθηκε από το πλοίο που τροφοδοτείται με αμμωνία και τη μείωση των εκπομπών σε σχέση με το αρχικό πλοίο (που τροφοδοτείται με HFO). Δίνεται ένα εύρος για την ΚΠΑ των πλοίων που κινούνται με αμμωνία που αντιστοιχεί στο εύρος των προβλεπόμενων τιμών πράσινης αμμωνίας που χρησιμοποιούνται στο μοντέλο.

Συγγραφέας: Daniel Bundred, Επιβλέπων: Καθηγητής Ρενέ Μπανάρες-Αλκαντάρα, Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης

Είστε επίσης στη διαδικασία συγγραφής μιας διατριβής ή το πανεπιστήμιό σας εργάζεται σε ένα ερευνητικό έργο που χρειάζεται ναυτιλιακά δεδομένα; Είστε ευπρόσδεκτοι να μας στείλετε μια ερώτηση. Ανυπομονούμε να ακούσουμε από εσάς!