由于未來碳中和燃料的供應和成本存在不確定性，迫使船東、港口和其他利益相關方考慮能夠實現凈零排放的所有技術選擇。DNV最近的《面向2050年的海事展望》中包含了關于船上碳捕獲以及核動力推進能否成為重要選擇的案例研究。

“在接下來航運業脫碳決定性的十年間，我們應該不遺余力地追求我們需要并且想要的未來”，DNV海事首席顧問、《面向2050年的海事展望》主要作者Eirik Ovrum表示，“我們的研究表明了在特定條件下，碳捕獲與核動力能夠彌合短期措施與2030年后所需更大努力之間的差距，從而實現IMO和即將生效的歐盟排放法規中設定的2040年和2050年目標。”

評估碳捕獲與核動力，以減少船舶排放

該研究為海事利益相關方提供了新鮮出爐的洞察，他們在船舶的設計和運營以及燃料的生產、配送和加注等方面面臨著代價高昂的投資決策。

研究有兩大目標。其一是確定使用這些技術是否現實可行，其二是把它們的生命周期成本與行業中最常討論的燃料策略進行對比，例如燃料油、液化天然氣（LNG）、甲醇和氨，每一種燃料中都混合了碳中和燃料（生物/ e-MGO、生物/e-LNG、生物/e-甲醇、藍氨/e-氨），以滿足溫室氣體（GHG）減排目標。

圖1：DNV的FuelPath模型

DNV的FuelPath（燃料路徑）模型提供了不同場景的結果

DNV的技術經濟性評估包含了兩個案例研究，其中運用了DNV經過反復驗證的FuelPath模型。研究對象分別為一艘大型現代遠洋船舶和一艘從事遠東—西歐航線的1.5萬標箱集裝箱船。

模型中可更改的輸入信息（圖1）包括船舶規格和用途、新造船的溫室氣體排放目標，以及轉換裝置和燃料系統等設計選項。

研究2030年后的船舶脫碳

《面向2050年的海事展望》介紹了案例研究中涉及的技術性、操作性和經濟性假設。事實上，該模型評估了船舶整個生命周期內涉及燃料的可用設計選項的經濟性績效。成果是不同燃料價格場景下的總擁有成本和燃料策略成本。年度成本包括了年度資本支出（CAPEX）、燃料成本、碳價格和運營支出（OPEX）。

針對案例研究船舶的基準化燃料策略

該研究基于真實世界的數據和經驗，首先對燃料策略的成本進行了基準化，這些策略反映了案例研究船舶在其生命周期內可供選擇的能量轉換裝置和燃料系統的設計選項。

圖2：案例研究船舶的年度成本和凈現值的基準跨度，燃料策略采用燃油、LNG、氨和甲醇且這四種策略的碳中和燃料混合度均符合要求（《面向2050年的海事展望》2023年版）

更具體來說，DNV運用對于2030-2060年期間每年的最高和最低燃料價格的數據驅動估算，為不同燃料策略下的案例研究船舶創建了年度成本和凈現值的基準跨度（圖2）。利用這些跨度就可以評估在什么樣的條件下，船上使用碳捕獲和核動力推進技術具有可行性。

船上CCS的案例研究模型

《面向2050年的海事展望》詳細介紹了這項研究的假設條件。簡言之，船舶使用重燃油（HFO），擁有二氧化碳捕獲裝置和儲罐，并配備了硫氧化物（SOX）洗滌塔和廢氣預處理裝置。

研究模擬的是兩種船上碳捕獲和儲存（CCS）場景下的年度成本，即低成本與高成本，以補償包括CAPEX和OPEX在內的經濟不確定性。它側重于評估對船上碳捕獲經濟性影響最大的兩個參數。其一是“燃料懲罰”，即捕獲裝置運轉所需的額外能量；其二是“二氧化碳儲存成本”，即運輸和儲存二氧化碳的成本總額。

船上CCS的經濟性案例有什么要求？

在年度成本范圍方面，低CCS成本場景看起來好于其他燃料策略（圖3）。《面向2050年的海事展望》將其部分歸因于場景中的HFO價格，以及與購買更大比例碳中和燃料成本相比的燃料懲罰與碳儲存成本。

圖3：與基準相比，船上碳捕獲與儲存（CCS）的低成本場景與高成本場景下、案例研究中的年度成本（左）和凈現值（右）的范圍（《面向2050年的海事展望》2023年版）

高CCS成本場景在所研究的燃料策略中居于中位。關于凈現值，到本世紀中葉高CCS成本案例接近于燃料策略的平均值，而低CCS成本案例要優于四分之三的燃料策略。

“我們的研究表明，如果捕獲技術的燃料懲罰較少，并且CCS行業能在我們的模型中提供較低的碳儲存成本，那么就能得到船上CCS的經濟性案例”，Ovrum說。

核動力推進的案例研究模型

《面向2050年的海事展望》詳細介紹了這項研究的假設條件。其中之一是反應堆及相關系統的租賃和服務。這是因為核動力推進的CAPEX存在不確定性，但通常認為可能是船舶本身成本的兩倍。

與碳捕獲研究一樣，也采用了核動力高成本和低成本的場景，以緩解商船反應成本面臨的不確定性（《面向2050年的海事展望》討論了成本驅動因素）。

核動力推進的經濟性案例有什么要求？

圖4顯示了在船舶脫碳進程中，與基準燃料策略（燃料油、LNG、甲醇和氨）相比，核動力推進的估算年度成本（CAPEX、OPEX、燃料成本、碳成本）和凈現值。

圖4：與基準相比，船舶核動力推進的低成本場景與高成本場景下、案例研究中的年度成本（左）和凈現值（右）的范圍（《面向2050年的海事展望》2023年版）

相比于2030年起到2050年實現脫碳期間不斷擴大的基準成本范圍，核動力的年度成本似乎看起來更穩定。對此，《面向2050年的海事展望》總結指出，隨著溫室氣體限制的不斷收緊，核動力推進將變得越來越有競爭力。

“結論是如果開發出的反應堆能到達到報告中所述的低成本水平范圍，那么就能得到核動力推進的經濟性案例”，Ovrum總結道。

案例研究的關鍵要點

DNV的結論為以下前景提供了支持：在合適的條件下，船上的碳捕獲與核動力推進可以緩解對可持續生物質與可持續電力的競爭。

船上碳捕獲可以讓海事行業擺脫對碳中和燃料的競爭。

核動力推進本身是碳中和的，相比碳中和燃料，它受價格波動和供應問題的影響較小。

對海事利益相關方的意義

報告認可了碳捕獲需要用于去除廢氣中二氧化碳的船上設施、用于處理捕獲二氧化碳的岸上裝置、臨時儲存和卸載設施、以及管道和永久儲存裝置等基礎設施。發展核動力的障礙包括國際法規、公共認知和技術成本。

“這兩種技術肯定都面臨障礙。但我們的研究表明，在合適的情況下，兩者都可以為海事行業所需的靈活工具箱提供有經濟性和有價值的補充，以確保在碳中和燃料的預期競爭中滿足中長期的脫碳目標”，Ovrum強調。