Większość statków wykorzystuje silniki diesla do napędu i wytwarzania energii, a duże statki oceaniczne są zazwyczaj napędzane wolnoobrotowymi silnikami wysokoprężnymi. Badanie DNV wykazało, że 25 tys. największych statków, czyli 30% światowej floty, odpowiadało za 80% emisji CO2 – informują autorzy najnowszego raportu DNV Maritime Forecast To 2050.

„Zmiana na paliwa neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla dla tych statków jest niezbędna” – postuluje DNV. Wymiana floty idzie powoli i wciąż po oceanach pływa wiele statków handlowych z silnikami wykorzystującymi paliwo okrętowe o wysokiej zawartości siarki. Sytuacji nie zmienia wprowadzanie scrubberów, bowiem wiele portów wycofuje się z dopuszczania statków z tymi urządzeniami do cumowania.

Sytuacja lepiej wygląda w przypadku nowych budów. Producenci silników pracują nad dostarczaniem nowych układów pozwalających na pracę na paliwach alternatywnych. Armatorzy coraz częściej inwestują w układy zapewniające elastyczność paliwową. Coraz więcej kontraktów zawiera klauzule na napędy statków z silnikami dwupaliwowymi. Na szlakach morskich pojawiają się coraz częściej statki, które zasilane są paliwami alternatywnymi. Producenci silników oferują również egzemplarze silników, które gotowe będą do użycia ekologicznego paliwa po późniejszej konwersji.

Dzisiaj są dostępne nowe typy silników głównych umożliwiające wykorzystanie paliw alternatywnych. W ofercie są zarówno silniki dwusuwowe dla dużych statków, jak i silniki czterosuwowe stosowane w mniejszych statkach, a także jako napędy pomocnicze dla wszystkich statków. Ale to nie znaczy, że wszyscy armatorzy są gotowi ponieść dodatkowe wydatki na nowe napędy.

Wielu armatorów wciąż czeka

„Wielu w branży wciąż czeka, co się stanie, ale teraz nadszedł czas, aby liderzy w całej branży stanęli na wysokości zadania. Oznacza to podejmowanie mądrych decyzji już teraz, które mogą przyspieszyć morską zieloną transformację” – zauważa we wstępie do raportu Knut Ørbeck-Nilssen, CEO Maritime, DNV.

Zaczyna jednak w branży transportu morskiego upowszechniać się trend zamawiania większych statków z możliwością zastosowania układu dwupaliwowego. Wciąż dominuje wykorzystanie gazu jako drugiego paliwa z układem zasilania ze zbiorników LNG.  Faktycznie mamy więc do czynienia z wykorzystaniem paliwa kopalnego, co tylko pozornie jest odstępstwem na rzecz ekologii. „W portfelach zamówień pojawia się coraz większa liczba statków zasilanych metanolem i LPG oraz są zapowiedzi zastosowania amoniaku jako paliwa” – podkreślają autorzy DNV Maritime Forecast To 2050.

Według stanu na czerwiec 2024 r. 7,4% statków w eksploatacji (wg tonażu brutto) wykorzystuje w zasilaniu silników głównych układy bazujące na paliwach alternatywnych. Analiza portfela zamówień przeprowadzona przez ekspertów DNV pozwala na stwierdzenie, że 49,5% tonażu będzie działać na paliwach alternatywnych. W zeszłym roku te wartości szacowano odpowiednio na 6,5% i 51,3%. Jeśli weźmiemy pod uwagę liczbę statków, to te udziały są niższe i wynoszą, 2% w odniesieniu do floty znajdującej się eksploatacji oraz 27,1% zakontraktowanych statków.

Zdaniem analityków DNV oznacza to, że armatorzy wybierają systemy dwupaliwowe dla większych statków. Dane wskazują, że transformacja floty handlowej na bardziej przyjazną dla środowiska odbywa się już na znaczną skalę, ale wciąż wolniej niż oczekiwano wyznaczając cele na 2030 rok i lata następne (2040 i 2050).

Armatorzy do swoich flot wprowadzają coraz więcej statków z silnikami zasilanych paliwami alternatywnymi. Z analizy portfela zamówień można wysnuć wniosek, że duże statki z silniami na metanol dołączą do floty dopiero pod koniec 2030 r.

LNG na niespełna 7% statków

„We flocie światowej 92,6% tonażu w eksploatacji może wykorzystywać wyłącznie paliwo okrętowe, podczas gdy połowa zakontraktowanego tonażu nie będzie miała możliwości korzystania z paliwa alternatywnego” – informuje raport. Statki zasilane z systemów LNG stanowią 6,7% tonażu statków w eksploatacji, podczas gdy 36% tonażu znajdującego się w portfelu zamówień będzie mogło wykorzystywać gaz jako paliwo w silnikach głównych.

Silniki zasilane gazem, a więc paliwem kopalnym, należą do najczęściej wybieranych głównych układów napędowych w segmencie kontenerowców (zakontraktowano 171 statków) i samochodowców (157 statków). Układy z systemami LNG wybierają rzadziej armatorzy eksploatujący zbiornikowce (93), masowce (16) i statki wycieczkowe (22).

Zbiornikowce LNG wykorzystujące gaz ziemny jako paliwo w silnikach głównych liczą 687 statków – obliczyli specjaliści DNV. W stoczniach zakontraktowano kolejne 339 zbiornikowców LNG. Flota zbiornikowców do przewozu skroplonego gazu liczy obecnie 1 239 statków, a w stoczniach buduje się 832 statki.

„Flota zbiornikowców LPG liczy 139 statków. W tych jednostkach silniki główne są zasilane gazem z instalacji LPG. Jest to jednak jedynie 0,37% tonażu floty światowej – stwierdza DNV. Uwzględniając fakt, że zamówionych jest 96 zbiornikowców LPG, to 1,9% tonażu znajdującego się w stoczniowym portfelu zamówień będzie wykorzystywać układy LPG do zasilania silników głównych statków. W stoczniach buduje się również dwa statki z silnikami zasilanymi etanem jako drugim paliwem.

„Statki napędzane metanolem stanowią tylko 0,09% światowego tonażu floty w eksploatacji. Do tego rodzaju napędu przekonuje się coraz więcej armatorów. W stoczniach zakontraktowano 9,68% eksploatowanego obecnie tonażu. Armatorzy kontenerowców upodobali sobie statki z silnikami zasilanymi metanolem. Ten trend nadal utrzymuje się w 2024 r. Łącznie zamówiono 173 kontenerowce z silnikami przystosowanymi do wykorzystania metanolu. Masowce i samochodowce to kolejne grupy statków z silnikami zasilanymi metanolem. Zamówiono odpowiednio 24 i 20 statków” – wylicza DNV.

Paliwa neutralne na promach, barkach, masowcach

„Pełna dekarbonizacja będzie wymagała przejścia na paliwa neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla na dużą skalę, a branża nadal przyjmuje różne technologie paliwowe, takie jak LNG, LPG, metanol i amoniak. Produkcja zielonych paliw jest również w toku, ale dostawy na dużą skalę pozostają nieuchwytne, a dzisiejsza rzeczywistość jest taka, że 93% światowej floty nadal działa na konwencjonalnych paliwach kopalnych” – podkreśla na początku raportu Knut Ørbeck-Nilssen, CEO Maritime, DNV.

Autorzy raportu wskazują również na próby upowszechnienia innowacyjnych systemów zasilania. Przypominają, że po wprowadzeniu do eksploatacji promu MF Hydra, który od 2023 roku wykorzystuje do zasilania ogniw wodór, operator promowy Torghatten odbierze w 2025 roku dwa 120-metrowe promy zasilane wodorem. Holenderski Samskip zamówił dwa kontenerowce o pojemności 700 TEU w stoczni Cochin w Indiach. Będą one wyposażone w ogniwa paliwowe zasilane wodorem.

Nie tylko Norwegowie eksperymentują z napędem wodorowym. W Holandii wprowadzono do eksploatacji pierwszą na świecie barkę wykorzystującą ogniwa wodorowe. Zostały one wraz ze zbiornikami wodoru zamontowane na kontenerach. Baterie będą zapewniać energię elektryczną do zasilania silników napędowych barki – informuje Holland Shipyards Group, które na początku 2024 r. ogłosiło dostawę H2 Barge 2, drugiego statku napędzanego wodorem, dla Future Proof Shipping. Nastąpiło to wkrótce po pomyślnej dostawie pierwszego statku, H2 Barge 1, na początku 2023 r. Dostawa drugiej z jednostek odbyła się 8 lutego 2024 r. informuje Europejska Platforma Transportu Śródlądowego (IWT), której przedstawiciele wzięli udział w inauguracyjnym uruchomieniu H2 Barge 2. Przekazanie statku odbyło się w porcie rzecznym Werkendam na południe od Rotterdamu. Wydarzenie to stanowiło ważny kamień milowy w dziedzinie zrównoważonego transportu, pokazując transformacyjny potencjał technologii wodorowej w sektorze żeglugi śródlądowej – podkreśla Zarząd Portu Rotterdam.

Napędzana wodorem barka H2 Barge 2 będzie przewozić kontenery całkowicie bezemisyjnie po Renie między Rotterdamem a Duisburgiem. Duisport i Port w Rotterdamie zamierzają połączyć stacje tankowania rurociągiem do transportu wodoru. Statek H2 Barge 1 Future Proof Shipping (FPS) ma 110 metrów długości i będzie woził towary firmy Nike kilka razy w tygodniu między portem w Rotterdamie a terminalem śródlądowym BCTN w Meerhout w Belgii. Oczekuje się, że spowoduje to roczną oszczędność emisji gazów cieplarnianych wynoszącą 2000 ton CO2 – podkreśla Zarząd Portu Rotterdam.

Eksperymenty z amoniakiem

Pomimo niskiej dojrzałości technologii konwerterów energii amoniaku, ostatnio obserwujemy pierwsze zamówienia na statki zasilane amoniakiem, zauważają analitycy DNV. Belgijski armator CMB zamówił serię 10 masowców z silnikami głównymi przystosowanymi do wykorzystania amoniaku jako paliwa. Jest to pierwsze na świecie zamówienie na masowce capesize z silnikami dostosowanymi do spalania tego paliwa. Oprócz innowacyjnego systemu napędowego statek będzie miał zoptymalizowany kształt kadłuba. Jednostki będą miały 300 metrów długości i 25,2 metra szerokości. Zostaną wyposażone w dwa zbiorniki o pojemności 3 tys.m3 na amoniak przystosowany do spalania.

CMB poinformowało, że dział technologii czystej, CMB.TECH, nawiązał współpracę ze szwajcarską firmą zajmującą się energią morską WinGD w celu zainstalowania dwupaliwowych silników na amoniak X72DF na dziesięciu masowcach o nośności 210 tys. t, których dostawa ma nastąpić w latach 2025 i 2026. WinGD poinformowało, że nowe silniki będą oparte na silniku X92B, ponieważ jego wydajność paliwowa sprawia, że jest to idealny silnik do opracowywania silników zasilanych amoniakiem.

Pojawili się również pierwsi operatorzy w segmencie zbiornikowców do przewozu amoniaku. Exmar LPG BV zamówił dwa statki, a NYK jeden zbiornikowiec. Będą to średniej wielkości gazowce zdolne do spalania amoniaku jako paliwa. W sumie w stoczniach ulokowano już zamówienia 25 statków zasilanych amoniakiem.

Na wody Morza Północnego wypłynie niedługo PSV Viking Energy. Będzie to pierwszy statek offshore zasilany amoniakiem. Eidesvik Offshore ogłosił niedawno ten przełomowy krok na drodze do dekarbonizacji. Statek PSV Viking Energy zostanie wyposażony w silnik dwupaliwowy na amoniak. W 2026 r. będzie eksploatowany na farmach wiatrowych Equinor. Według operatora zmniejszy on emisję gazów cieplarnianych o 70% lub więcej.

Hybrydy i elektryki na wodzie

Oprócz statków, które mogą korzystać z paliw alternatywnych, 940 jednostek znajdujących się obecnie w eksploatacji wykorzystuje baterie do zasilania napędu głównego lub w hybrydowym układzie zasilania silników głównych – informuje DNV w raporcie. Wśród nich są również promy wybudowane w Polce przez CRIST, stocznię z Gdyni, która koordynuje BSSC ZEV HUB, hub produkcji statków zeroemisyjnych. Pisaliśmy o tym tutaj. W portfelu kontraktów stoczniowych znajdują się 433 statki, które będą wykorzystywać zasilanie elektryczne lub układ hybrydowy.  

Nie tylko promy mają układy hybrydowe z zasilaniem bateryjnym. Finowie wyznaczają nowy kurs w żegludze przyjaznej dla środowiska. Na Bałtyk i Morze Północne wprowadzają hybrydowe 90-metrowe statki do przewozu ładunków masowych. Serię 12 jednostek zamówiono w Indiach, jest budowana w latach 2023–2026 w stoczni Chowgule Shipyard Pvt Ltd. Każdy statek (5 350 dwt) o długości prawie 90 m (LOA) oraz szerokości około 16 m jest wyposażony w napęd główny, którym jest silnik Yanmar o mocy 1920 kW i napęd elektryczny. Jednostka ma klasę lodową 1A. Manewrowanie ułatwi ster strumieniowy dziobowy 300 kW. Statek wyróżnia się dzięki wyposażeniu w zestaw akumulatorów o pojemności 1 MWh i możliwości podłączenia do zasilania z nabrzeża. Może przyjąć na pokład 100 TEU lub 50 FEU.  Piszemy o tym tutaj.

W pełni elektryczne systemy napędowe są używane zasadniczo na mniejszych statkach o ograniczonym zasięgu, głównie promach. Ważne jest aby zauważyć, że większość statków, które mogą korzystać z paliw alternatywnych, ma rozwiązania dwupaliwowe. Statki z napędem elektrycznym na baterie prawie zawsze mają zestawy generatorów zasilanych paliwem okrętowym. Są to zapasowe układy napędowe uruchamiane najczęściej w ekstremalnych warunkach pogodowych. Ponadto paliwo alternatywne może nadal pochodzić ze źródeł energii kopalnej, co podkreśla konieczność regulacji, które dotyczą emisji gazów cieplarnianych z perspektywy well-to-wake.

Dekarbonizacja w żegludze idzie wciąż wolno. Armatorzy nie są skłonni wydawać na statki więcej, niż wynika z biznesplanów i obliczeń OPEX i CAPEX. Czasy są niepewne i trzeba również uwzględnić, że porty morskie wolno przystosowują swoją infrastrukturę do napędów używających LNG oraz paliwa alternatywne. Eksploatacja barek do bunkrowania gazu nie wszędzie jest opłacalna, nie mówiąc już o innych paliwach alternatywnych. Tylko kilka wiodących portów przy wsparciu środków publicznych przeciera szlaki na ścieżkach dojścia do dekarbonizacji.

„W tym najnowszym wydaniu Maritime Forecast to 2050 badamy, w jaki sposób można to odwrócić za pomocą ścieżek obejmujących rozwiązania operacyjne i technologiczne. Badamy, w jaki sposób właściciele statków i inne zainteresowane strony mogą zapewnić, że floty będą osiągać cele i przestrzegać przepisów dotyczące emisji, utrzymując jednocześnie pozycję konkurencyjną” – podkreśla  Knut Ørbeck-Nilssen, CEO Maritime, DNV.

Satelity, IT oraz AI wspierają dekarbonizację

W dekarbonizacji działających flot pomagają systemy, za pośrednictwem których sztauowanie statków, ich trasy przejścia i prędkości oraz operacje logistyczne są coraz częściej zarządzane z lądowych centrów operacyjnych. Piszemy szerzej o tym tutaj.

Wykorzystanie technologii kosmicznych do śledzenia statków, a systemów informatycznych i sztucznej inteligencji do optymalizacji transportu ładunków i ruchu jednostek zapewnia operatorom statków dostęp do danych w czasie rzeczywistym i zarządzanie flotami. Informatyczne wsparcie procesów decyzyjnych i automatyzacja monitoringu pracy maszyn i ludzi i na statkach umożliwia zdalne monitorowanie pracy statku i załogi oraz optymalizację ekonomiczną flot.

Przechowywane w chmurze dane oraz budowanie cyfrowych bliźniaków operacji transportowych pozawala na eliminowanie skutków wywołanych niespodziewanymi zmianami na globalnych szlakach logistycznych. Floty uodparniane są na ataki „czarnych łabędzi”, o czym piszemy tutaj.  

„W ostatnich latach opracowano liczne narzędzia cyfrowe w celu optymalizacji i dekarbonizacji operacji, niezależnie lub w połączeniu z innymi technologiami cyfrowymi. Sztuczna inteligencja (AI) i jej podzbiór uczenie maszynowe (ML), Internet rzeczy (IoT), łączność oraz komputerowe platformy symulacyjne i optymalizacyjne rozwijają się szybko” – podkreślają eksperci DNV.

Te technologie cyfrowe można podzielić na cztery typy – technologie wykrywania, technologie wspomagające, technologie przetwarzania danych i technologie podejmowania decyzji. Wykorzystanie wszystkich tych rozwiązań jest niezbędne do optymalizacji żeglugi w oparciu narzędzia informatyczne jak technologie satelitarne. Mogą zresztą one zostać wykorzystywane do zwiększenia bezpieczeństwa statków i załóg oraz śledzenia czarnych i szarych flot oraz przemytu surowców strategicznych.

Podczas gdy dekarbonizacja i digitalizacja są dominującymi czynnikami transformacji w żegludze, utrzymanie akceptowalnego poziomu bezpieczeństwa jest warunkiem wstępnym przy wprowadzaniu nowych technologii i rozwiązań.

Prezentacji tegorocznego raportu „DNV Maritime Forecast To 2050” na targach SMM Hamburg dokona Knut Ørbeck-Nilssen, CEO Maritime z DNV w dniu 3 września. Odbędzie się to w czasie specjalnego spotkania  z Arsenio Dominguezem, Sekretarzem Generalnym International Maritime Organization (IMO). Rozmowa skoncentrowana będzie na kluczowych kwestiach kształtujących przyszłość branży morskiej, w tym na celach IMO w zakresie redukcji emisji gazów cieplarnianych. Możliwy jest wirtualny udział w spotkaniu. Rejestracja: https://dnv.social/5BP