日本如何抢占新能源船舶研发先机？

吕龙德

他山之石可攻玉。随着全球环保政策收紧，特别是国际海事组织推出强制性减排措施，航運脱碳已成为了行业的关注焦点，而推广应用新能源船舶无疑是降低航运碳排放的最有效手段。为了达到温室气体净零排放目标，许多国家对此进行研究和布局，以期在未来赢得先机和主动。在这方面，日本显然用了心思，做了大量工作，并收到了一定成效，不管是技术攻关，还是全产业链打造都走在了世界前列。透过日本做法，我国航运及造船业或许会从中获得有益的借鉴和启迪。

启动零排放船舶替换计划

日前，日本航运业宣布一个领先lMO的脱碳计划，即计划投资最多30万亿日元，分阶段将其商船船队目前运营的全部2240艘船替换为使用新燃料和其它技术的零排放船舶，其中2025年开始每年更换约100艘船。此举不仅仅是为了实现2030年前减排90%以上温室气体量和2050年温室气体净零排放的目标，更是要成为全球航运业脱碳“领头羊”。显然，这是一个投资庞大的计划，仅凭航运及造船业是难以支撑和实现的，因此，日本政府引导相关行业共同推动新能源船舶发动机研发和燃料供应系统建立。基于全球范围内尚未确立明确的新零碳燃料的相关技术，日本还打算通过活用基金支援国内企业研发，促成率先投入应用。

为了落实这一计划，日本新能源产业技术综合开发机构（ NEDO）启动了“新一代船舶”开发项目，斥巨资重点支持氨燃料、氢燃料船等新能源船型的技术研发。此外，其国土交通省与海运业界制定了面向温室气体零排放船舶实用化进度表，涉及内容包括新一代燃料船舶开发、二氧化碳回收装置和LNG动力船减排技术等。

日本这样做，自然有其底气和实力，因为其研发取得的持续进展有目共睹。去年，商船三井、三菱商事等企业联合成立了新公司e5 Lab Inc，旨在共同开发和推广零排放纯电动船。最近，日本多家公司又组建了e5联盟，携手推动纯电动船商业化和海运基础设施新服务。今年以来，日本船企主要从氢能、氨能和海上风电三个新能源产业方向实施布局。其中，川崎重工推出了全球首艘液化氢运输船和大型液化氢船货物围护系统;三菱重工投资绿氨制造技术公司，进军氢能产业;今治造船除了计划建造氨燃料船，还与欧美海事机构合作制定安全使用氨气的标准规范。另外，日本船级社发布了有关替代燃料使用的指南。

确立氨氢燃料重点项目

日本确立了近年重点试点项目和攻关技术，并把氨氢燃料重点项目作为新能源船舶的布局重心，力争实现在沿海小型船舶直至大型远洋船舶的应用。NEDO非常看好以氢气、氨气作为燃料的新一代船舶，认为这是助力航运业脱碳的重要保证。其氨氢燃料重点项目主要包括三方面：

首先，氢燃料发动机和船用氢燃料储罐和燃料供给系统开发项目。此项工作的时限为10年，总投资219亿日元，由川崎重工负责开发中速四冲程发动机和船用氢燃料储罐及燃料供给系统，洋马动力负责开发中速和高速四冲程发动机，日本发动机负责开发低速二冲程发动机，并共同推动氢气发动机的实船示范测试。日本还推出了四款达成中长期脱碳目标的概念船舶设计，其中就有氢动力21000TEU集装箱船概念。

其次，氨燃料发动机搭载船舶开发项目。日本邮船、日本造船、日本发动机及IHI原动机负责开发此项目，日本船级社协助，期限为7年，总投资123亿日元。按计划，日本将在2024年开发和运营一艘氨燃料拖船，在2026年开发运营一艘氨燃料氨气运输船。对于氨燃料拖船，日本邮船负责船舶设计、设备布局和安装及监管合规性工作，IHI原动机负责开发氨燃料四冲程发动机，而日本船级社负责船舶安全性评估。对于氨燃料氨气运输船，日本邮船负责船舶设计和监管合规性工作，日本发动机负责开发氨燃料二冲程发动机，IHI原动机负责开发氨燃料四冲程发动机，日本造船负责船体开发，日本船级社负责船舶的安全性评估。

最后，氨燃料船开发和社会应用综合项目。这一项目由伊藤忠商事、川崎汽船、日本造船等5家船企负责，时限也是7年，总投资30亿日元。其中，三井E&S机械开发氨燃料储罐和燃料供应系统、氨燃料主发动机关联技术，研究氨燃料船的安全特性和氨燃料船的实证运营;日本造船开发搭载氨燃料储罐的船舶、船上氨燃料处理系统和安全系统，并检验实船示范运行的研究开发内容;川崎汽船、伊藤忠商事和NS United海运则负责氨燃料船的实船示范运行。

加快LNG动力船甲烷滑脱降低技术研发

LNG动力船是一种低碳新能源船，也是被认为实现“双碳”目标过渡期的最佳船型，但使用LNG燃料的发动机可能会出现甲烷滑移问题，而甲烷则是一种非常严重的温室气体，所以降低甲烷滑脱是发动机设计的一个紧迫问题。正是基于此，日本把降低LNG动力船甲烷滑脱技术研发项目作为推动新能源船舶发展的重要内容。

这项研发由日立造船、洋马动力和商船三井共同执行，计划投资11亿日元，通过甲烷氧化催化剂和发动机改进相结合方法，利用6年时间实现LNG动力船甲烷滑脱降低70%以上。未来，新开发的系统将安装在名村造船建造的一艘大型LNG动力煤炭运输船上进行实船测试。日本还提出了超高效LNG动力船概念设计，通过利用LNG和节能技术的协同作用来实现削减86%二氧化碳排放。据悉，这种LNG动力船将进行船型改良、减速设计、混合动力、对转螺旋桨及节能技术创新。

此外，加强锂电池、氢燃料电池动力船舶和船载碳捕集技术研发，也纳入了日本航运业的脱碳路径范围。前者主要是通过提高电池能量密度和电池推进系统效率等方式来满足大型远洋船舶长时间续航的需求，后者主要是开发二氧化碳捕集船和船用碳捕集装置。值得强调的是，今年10月，川崎汽船联手日本船级社及三菱重工成功完成了世界上首个船用二氧化碳捕集装置实证测试，为全球捕获二氧化碳排放及船上零排放设施设计提供了经验。

莫道君行早，更有早行人。日本首提零排放船舶替换计划，大力推进新能源船研发，既为自己迈向航运“双碳”目标争得了先行优势，又为国际社会树起了榜样。面对滚滚而来的环保大潮，未来必将有越来越多国家紧随日本步伐，以破釜沉舟的气魄踏上航运脱碳之路！