建立一個(gè)全新的二氧化碳（CO2）捕獲和儲(chǔ)存(CCS)基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)我們實(shí)現(xiàn)凈零排放至關(guān)重要。二氧化碳運(yùn)輸是整個(gè)價(jià)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(lái)的液態(tài)二氧化碳運(yùn)輸船訂購(gòu)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(chǎng)。
要想實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》和《格拉斯哥協(xié)定》的目標(biāo)，我們需要從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(huì)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(duì)脫碳挑戰(zhàn)的關(guān)鍵因素，時(shí)間是關(guān)鍵。
未來(lái)數(shù)十年需要幾百艘新的二氧化碳運(yùn)輸船
把二氧化碳放回原處，主要是在海底儲(chǔ)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，北極光合資公司正在開(kāi)發(fā)從捕獲到存儲(chǔ)的基礎(chǔ)設(shè)施。政府支持的Longship項(xiàng)目包括挪威東部的捕獲設(shè)施，將是第一個(gè)利用該基礎(chǔ)設(shè)施的端到端試點(diǎn)項(xiàng)目。DNV海事咨詢(xún)業(yè)務(wù)發(fā)展主管Erik Mathias S?rhaug表示:“自上世紀(jì)90年代中期以來(lái)，作為提高石油采收率(EOR)過(guò)程的一部分實(shí)現(xiàn)油氣開(kāi)采的最大化，我們已經(jīng)在挪威大陸架注入并儲(chǔ)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(yàn)。”
“我們需要快速部署和擴(kuò)大從捕獲、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)叫遁d和注入的整個(gè)價(jià)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(guò)船舶運(yùn)輸，這使得海上運(yùn)輸成為一個(gè)關(guān)鍵的整體組成部分。我們預(yù)計(jì)，隨著對(duì)液態(tài)二氧化碳運(yùn)輸需求的增加，一個(gè)全新的船型領(lǐng)域?qū)?huì)發(fā)展起來(lái)。到2050年，可能需要數(shù)百艘二氧化碳運(yùn)輸船?！彼a(bǔ)充道。
不同的壓力機(jī)制可以增加二氧化碳運(yùn)輸量
但不同的CCS應(yīng)用和規(guī)?？赡芤笠簯B(tài)CO2以不同的壓力水平運(yùn)輸，這就需要開(kāi)發(fā)低、中、高壓罐解決方案。當(dāng)下，北歐的商業(yè)二氧化碳運(yùn)輸使用的是少數(shù)幾艘中等壓力的小船。計(jì)劃中的北極光船也將是中等壓力(15bar，?28°C)，并能夠在必要時(shí)攜帶液化石油氣(LPG)。該技術(shù)在運(yùn)營(yíng)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(huì)增加貨物運(yùn)力，但這些新技術(shù)給船舶設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了新的風(fēng)險(xiǎn)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(shí)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(cè)系統(tǒng)，以及如何在成本和復(fù)雜性之間實(shí)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(diǎn)的距離、二氧化碳的運(yùn)輸量(每次裝載和每年)以及卸載和注入的方法”。S?rhaug說(shuō)道。在這方面，行業(yè)需要一個(gè)更清晰的圖景來(lái)做出合理的商業(yè)決策。
從整個(gè)價(jià)值鏈的成本來(lái)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?yàn)榄h(huán)境溫度條件(0-10°C)需要更少的能源來(lái)將氣體冷卻到裝載時(shí)低溫水平，并在卸載點(diǎn)重新加熱。貨物圍護(hù)系統(tǒng)的靈活性和可大型化使得建造高達(dá)8萬(wàn)立方米甚至更大的更大型的二氧化碳運(yùn)輸船成為可能。
KNCC在高壓方面奮進(jìn)
KNCC是Knutsen集團(tuán)和NYK集團(tuán)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(xiàng)原則性批準(zhǔn)證書(shū)（AiP），批準(zhǔn)其新的PCO2儲(chǔ)罐概念。該儲(chǔ)罐概念原理采用了Knutsen公司專(zhuān)有的加壓天然氣(PNG)載體解決方案。該方案于15年前開(kāi)發(fā)，用于運(yùn)輸壓縮天然氣(CNG)。
二氧化碳被儲(chǔ)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(xiǎn)，避免了干冰的形成，并消除了部分或滿(mǎn)載狀態(tài)下液態(tài)二氧化碳的晃蕩影響。KNCC認(rèn)為，與低溫策略相比，該概念將節(jié)省大量成本。
解決項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的法規(guī)障礙
雖然低壓和中壓是在當(dāng)前的法規(guī)體系框架內(nèi)，但高壓下運(yùn)輸二氧化碳的參數(shù)在一定程度上超出了當(dāng)前的IGC規(guī)范，該規(guī)范是對(duì)37.8°C下蒸汽壓高于2.8 bar壓力的液化氣體散裝運(yùn)輸?shù)膹?qiáng)制性規(guī)定。DNV CO2運(yùn)輸船業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理Johan Petter tuturen表示:“當(dāng)我們開(kāi)始考慮KNCC的船舶設(shè)計(jì)時(shí)，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)?！?/p>
推進(jìn)技術(shù)研究和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
根據(jù)IGC規(guī)則，高壓二氧化碳運(yùn)輸船在IGC規(guī)范下被視為氣體運(yùn)輸船。船舶和設(shè)備的設(shè)計(jì)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(jí)符號(hào)?！拔覀冋J(rèn)為KNCC維護(hù)系統(tǒng)采用了Knutsen的PNG儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)，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(hù)系統(tǒng)的規(guī)定進(jìn)行評(píng)估?！盝ohan Petter tuturen補(bǔ)充道。
DNV規(guī)范第5部分第8章中對(duì)CNG船的定義的圓筒形圍護(hù)系統(tǒng)的要求將作為KNCC設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，但需要進(jìn)行必要的修改，以考慮到運(yùn)輸液體二氧化碳而不是天然氣?！斑@表明，DNV長(zhǎng)期在CNG等行業(yè)的規(guī)范可以被調(diào)整，以推動(dòng)重要的新技術(shù)發(fā)展。下一步是通過(guò)更詳細(xì)的技術(shù)研究和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估來(lái)優(yōu)化船舶和圍護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這是入級(jí)過(guò)程的一部分?！盝ohan Petter tuturen表示。
KNCC首席執(zhí)行官Anders Leps?e贊揚(yáng)了雙方正在進(jìn)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(kuò)大潛在的運(yùn)輸量。DNV規(guī)范提供的驗(yàn)證和DNV在二氧化碳運(yùn)輸方面的世界級(jí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)我們?cè)谶@一新興領(lǐng)域開(kāi)展PCO2概念的下一步工作非常有價(jià)值。為實(shí)現(xiàn)全球環(huán)境目標(biāo)做出貢獻(xiàn)對(duì)我們和我們的所有者來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，我們的目標(biāo)是成為CCS價(jià)值鏈中不可或缺的一部分。”
KNCC將于2022年秋季在挪威的一個(gè)新實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始環(huán)境液態(tài)二氧化碳測(cè)試，預(yù)計(jì)結(jié)果將于2023年下半年證明該技術(shù)的可行性。
DNV幫助識(shí)別和證明新的業(yè)務(wù)解決方案
DNV以其正在進(jìn)行的項(xiàng)目和新規(guī)范的開(kāi)發(fā)，為業(yè)界在二氧化碳運(yùn)輸成本和影響方面提供建議，是理想的合作伙伴。Stella Maris CCS項(xiàng)目計(jì)劃使用3-4艘低壓二氧化碳穿梭運(yùn)輸船，北海的一個(gè)專(zhuān)用浮動(dòng)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(chǔ)存井。
低壓力增加了貨艙的最大直徑，每個(gè)貨艙可運(yùn)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_(dá)到50.000立方米。
DNV正在為項(xiàng)目所有者Altera Infrastructure和Hoegh LNG的概念提供專(zhuān)家意見(jiàn)，包括法規(guī)評(píng)估、環(huán)境影響研究、電力需求/動(dòng)態(tài)定位分析和穿梭油輪設(shè)計(jì)、碳收集、存儲(chǔ)和卸載單元和FIU的AiP。
S?rhaug表示:“在物流方面，我們通過(guò)能源系統(tǒng)業(yè)務(wù)部門(mén)與所有利益相關(guān)者合作，以確定在財(cái)務(wù)和運(yùn)營(yíng)上都有意義的解決方案。進(jìn)一步的關(guān)鍵服務(wù)包括新的貨物維護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)鑒定、CO2運(yùn)輸船投標(biāo)過(guò)程中的指導(dǎo)和支持、船舶入級(jí)、專(zhuān)門(mén)儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)支持、管道和制冷系統(tǒng)，以及利用復(fù)雜的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模型對(duì)CO2泄漏和擴(kuò)散的后果分析等等?！?/p>
