FleetMon in Research: Kelayakan Tekno-Ekonomi Amonia Hijau sebagai Bahan Bakar Armada Maritim

Transparansi dan pengiriman yang lebih ramah lingkungan adalah dua tujuan terpenting kami di FleetMon. Oleh karena itu kami mendukung mahasiswa, universitas dan institusi dalam proyek penelitian maritim mereka dengan data AIS. Lebih dari 120 universitas adalah bagian dari mitra kerja sama kami – salah satunya adalah Universitas Oxford. Pada tahun 2022, Daniel Bundred, seorang mahasiswa MEng dari Departemen Teknik, menghubungi kami dan meminta data AIS untuk proyeknya tentang dekarbonisasi pelayaran global.

Mengeksplorasi Kelayakan Amonia Hijau sebagai Bahan Bakar untuk Kapal Curah dan Kapal Reefer

IMO telah menargetkan pengurangan intensitas emisi CO2 sebesar 70% pada tahun 2050, yang hanya dapat dicapai dengan menggunakan bahan bakar dengan emisi well-to-propeller yang lebih sedikit daripada bahan bakar minyak berat (HFO) yang digunakan saat ini. Amonia hijau, yang dihasilkan dari air, udara, dan listrik terbarukan, memiliki potensi untuk memenuhi target ini dan telah terpilih sebagai pengganti potensial untuk HFO karena kepadatan energi dan biayanya yang menguntungkan dibandingkan dengan baterai dan bahan bakar hijau lainnya. Meskipun demikian, lebih banyak ruang diperlukan untuk ruang mesin amonia dan penyimpanan bahan bakar daripada yang sebelumnya dibutuhkan untuk HFO di masa lalu. Seiring dengan ini, ada biaya tambahan yang terkait dengan membangun powertrain berbahan bakar amonia, dan pada saat penelitian amonia hijau lebih mahal daripada HFO per unit energi yang dikirimkan. 

Penggunaan Data AIS oleh FleetMon

Menggunakan data AIS yang disediakan oleh FleetMon, satu tahun operasi dimodelkan untuk berbagai kapal, termasuk Kapal Kontainer Ultra Besar, kapal curah kecil, dan pengangkut LNG. Model ini memasukkan karakteristik mesin kapal dan data rute yang disediakan pada resolusi per jam untuk 2019. Data ini digunakan untuk menghitung konsumsi bahan bakar kapal dengan memodelkan daya yang dibutuhkan kapal untuk mengatasi gaya resistif seperti gesekan kulit. Energi yang dikonsumsi sepanjang tahun digunakan untuk menghitung konsumsi bahan bakar dan perjalanan paling intensif energi untuk mengukur tangki bahan bakar dan dengan demikian memperkirakan kapasitas kargo. Pendapatan ekonomi juga dimodelkan, sehingga total keuntungan seumur hidup setiap kapal dinilai dan dibandingkan dengan baseline HFO. Harga amonia hijau diperkirakan akan turun secara signifikan selama 30 tahun ke depan (dan bahan bakar fosil telah meningkatkan biayanya selama tahun 2022), sehingga model lain dikembangkan untuk mengeksplorasi efek dari berbagai harga bahan bakar dan tarif pengiriman selama masa pakai kapal. Ini menggabungkan reaksi operator terhadap berbagai kondisi ekonomi dengan mengoptimalkan kecepatan operasi kapal untuk tahun itu untuk memaksimalkan laba.

Hasil

Hasilnya mengkonfirmasi kelayakan teknis amonia sebagai bahan bakar maritim, dengan kapasitas kargo dikurangi kurang dari 5% untuk semua kapal. Ini terlepas dari variabilitas dalam ukuran, panjang perjalanan rata-rata, kecepatan operasi dan permintaan daya tambahan yang diamati antara kapal yang berbeda. Hasilnya menyoroti bahwa biaya adalah penghalang utama untuk memperkenalkan amonia hijau sebagai bahan bakar maritim.

Biaya modal ditemukan lebih tinggi karena peralatan tambahan yang dibutuhkan untuk menjalankan mesin amonia dan bahan tambahan yang dibutuhkan untuk penyimpanan bahan bakar. Dengan beroperasi pada kecepatan yang lebih rendah ketika biaya bahan bakar tinggi, kapal dapat mengurangi biaya operasi tambahan yang terkait dengan bahan bakar yang lebih mahal selama masa pakai kapal. Namun, biaya tambahan ini masih menjadi penghalang yang signifikan untuk penggunaan amonia hijau sebagai bahan bakar nol karbon.

Secara keseluruhan, kapal yang ditenagai oleh amonia hijau mencapai total keuntungan seumur hidup di kisaran 30 hingga 80% dari apa yang akan dicapai oleh kapal bertenaga HFO yang setara. Oleh karena itu, beberapa langkah ekonomi akan diperlukan untuk memberi insentif kepada investor untuk mendukung kapal tanpa karbon.

Studi ini juga menegaskan bahwa memanfaatkan amonia hijau sebagai bahan bakar maritim dapat menghasilkan pengurangan emisi yang signifikan. Kapal yang menggunakan amonia hijau memiliki pengurangan emisi lingkup 2 seumur hidup di kisaran 94,8-96,7% dibandingkan dengan kapal konvensional, yang cukup untuk memenuhi target IMO 2030 untuk pengurangan intensitas emisi.

Namun penelitian ini menyoroti pentingnya pekerjaan di masa depan untuk lebih memahami emisi N2O dari ICE berbahan bakar amonia. Studi ini memperkirakan bahwa sebagian besar emisi GRK dari kapal berbahan bakar amonia dapat berasal dari emisi N2O, dan ketidakpastian dalam angka ini menyebabkan ketidakpastian yang signifikan dalam potensi pemanasan global (GWP) pengurangan amonia hijau sebagai bahan bakar maritim.

Tabel di bawah ini menunjukkan delapan kapal yang dipertimbangkan, bersama dengan NPV relatif yang dicapai oleh kapal berbahan bakar amonia dan pengurangan emisi relatif terhadap kapal asli (berbahan bakar HFO). Kisaran diberikan untuk NPV kapal berbahan bakar amonia yang sesuai dengan kisaran harga amonia hijau yang diprediksi digunakan dalam model.

Penulis: Daniel Bundred, Pembimbing: Prof. Rene Banares-Alcantara, Universitas Oxford

Apakah Anda juga sedang dalam proses menulis tesis, atau apakah universitas Anda sedang mengerjakan proyek penelitian yang membutuhkan data maritim? Anda dipersilakan untuk mengirimkan pertanyaan kepada kami. Kami berharap dapat mendengar dari Anda!