Công nghệ Nhật Bản tiên phong trong tương lai - Đặt mục tiêu hoàn thành tàu vào tháng 11/2026
Nippon Yusen Kabushiki Kaisha (NYK) Tập đoàn
động cơ Nhật Bản IHI Power Systems Co., Ltd. Nihon Shipyard Co., Ltd.
Nippon Kaiji Kyokai (ClassNK)
Vào tháng 12/2023, Nippon Yusen Kabushiki Kaisha (NYK), Tập đoàn Động cơ Nhật Bản, Công ty Hệ thống Điện IHI và Công ty TNHH Nhà máy đóng tàu Nihon đã ký một loạt hợp đồng đóng tàu chở khí đốt trung bình chạy bằng nhiên liệu amoniac (AFMGC) đầu tiên trên thế giới được trang bị động cơ do Nhật Bản sản xuất. Việc hoàn thành tàu sẽ là một bước quan trọng hướng tới việc thực hiện khử cacbon trong lĩnh vực hàng hải. Vào tháng 10 năm 2021, bốn công ty đã được Tổ chức Phát triển Công nghệ Công nghiệp và Năng lượng Mới của Nhật Bản (NEDO) lựa chọn cho Dự án Quỹ Đổi mới Xanh, * và cùng với Nippon Kaiji Kyokai (ClassNK), một tổ chức đối tác, năm bên (sau đây gọi là "Liên danh") đã làm việc trên "một dự án trình diễn để thương mại hóa các tàu được trang bị động cơ nhiên liệu amoniac được sản xuất trong nước" ("Dự án"). Với khẩu hiệu "Thay đổi tương lai của biển và tương lai bằng công nghệ Nhật Bản", ngành hàng hải Nhật Bản hiện đang phát triển mạnh mẽ để dẫn đầu thế giới với AFMGC sắp hoàn thành vào tháng 11/2026.
1. Bối cảnh và mục tiêu
i. Góp phần đạt được mức phát thải ròng bằng 0 trong vận tải biển quốc tế Để đạt được mức phát thải ròng bằng 0 trong vận tải biển
quốc tế, việc chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch thông thường sang nhiên liệu thế hệ tiếp theo tối ưu là điều cần thiết. Vì amoniac không thải ra carbon dioxide (CO₂) trong quá trình đốt cháy, nên nó dự kiến sẽ là nhiên liệu thế hệ tiếp theo góp phần ngăn chặn sự nóng lên toàn cầu. Thông qua việc phát triển và xây dựng AFMGC, Hiệp hội sẽ đóng góp vào ứng dụng thực tế của tàu chạy bằng nhiên liệu amoniac.
ii. Xây dựng chuỗi
giá trị amoniac Amoniac, theo truyền thống được sử dụng chủ yếu cho phân bón và các ứng dụng nguyên liệu hóa học khác, dự kiến sẽ được sử dụng để đồng đốt trong các nhà máy nhiệt điện và làm chất mang hydro, ** và nhu cầu về amoniac dự kiến sẽ tăng nhanh ở Nhật Bản và nước ngoài. Đồng thời, nhu cầu sản xuất amoniac và vận tải biển cũng sẽ tăng lên, và một chuỗi giá trị amoniac dự kiến sẽ được thiết lập tuần tự. Dựa trên niềm tin rằng việc thiết lập một chuỗi giá trị amoniac sạch hơn, ít gánh nặng môi trường hơn là không thể thiếu để hiện thực hóa một xã hội khử carbon, Hiệp hội sẽ làm việc để hoàn thành và phổ biến AFMGC và các chất vận chuyển amoniac chạy bằng nhiên liệu amoniac khác.
iii. Tăng cường ngành công nghiệp
hàng hải của Nhật Bản Được bao quanh bởi biển, Nhật Bản phụ thuộc vào vận tải hàng hải cho hơn 99% nhập khẩu và xuất khẩu tài nguyên và thực phẩm (theo trọng lượng). Ngành công nghiệp hàng hải rất cần thiết cho an ninh kinh tế của Nhật Bản. Ngành công nghiệp hàng hải bao gồm các công ty vận chuyển vận hành tàu, đóng tàu cung cấp tàu vận tải và các nhà sản xuất thiết bị hàng hải, tất cả đều đang nỗ lực để duy trì và tăng cường khả năng cạnh tranh quốc tế của họ. Hiệp hội coi việc chuyển đổi nhiên liệu để đạt được mức phát thải bằng 0 là một cơ hội và nhằm mục đích sử dụng khả năng công nghệ của cụm hàng hải Nhật Bản để cung cấp cho các tàu có hiệu suất và an toàn môi trường cao trước các quốc gia khác.
iv. Quy tắc quốc tế về sử dụng amoniac hàng hải Các quy tắc
quốc tế đối với tàu sử dụng amoniac làm nhiên liệu vẫn chưa được áp dụng và Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) hiện đang thảo luận về vấn đề này. Dự án này là một trong những dự án đầu tiên phát triển tàu chạy bằng nhiên liệu amoniac, và kiến thức thu được từ việc xây dựng và vận hành AFMGC sẽ rất cần thiết cho tiến trình thảo luận tại IMO. Hiệp hội đặt mục tiêu hợp tác chặt chẽ với ClassNK và Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng, Giao thông và Du lịch Nhật Bản (MLIT) để đóng góp tích cực vào việc xây dựng quy tắc quốc tế.
2. Tổng quan về tàu
| Kiểu | Chất mang amoniac loại 40.000 m³ |
| Ngày giao hàng dự kiến | Tháng Mười Một 2026 |
| Công ty đóng tàu | Tập đoàn Japan Marine United, Nhà máy đóng tàu Ariake |
| Công cụ | 1. Động cơ chính: động cơ hai thì nhiên liệu kép amoniac do Tập đoàn Động cơ Nhật Bản sản xuất 2. Động cơ phụ trợ: động cơ bốn thì nhiên liệu kép nhiên liệu amoniac do IHI Power Systems sản xuất Động cơ chính là động cơ quay chân vịt để đẩy tàu. Động cơ phụ trợ là động cơ điều khiển máy phát điện cung cấp điện cho tàu. |
| Major technical development elements | 1. Phát triển động cơ nhiên liệu kép nhiên liệu amoniacĐộng cơ nhiên liệu kép nhiên liệu amoniac phải đồng đốt amoniac với dầu nhiên liệu làm nhiên liệu thí điểm. Mặt khác, cần có tỷ lệ đồng đốt amoniac cao để đạt được tỷ lệ giảm GHG cao. Liên danh đặt mục tiêu đạt được tỷ lệ đồng đốt sau: ・Động cơ chính: tốc độ đốt hỗn hợp nhiên liệu amoniac lên đến 95% ・Động cơ phụ: tốc độ đốt hỗn hợp nhiên liệu amoniac từ 80% trở lên ・Toàn bộ tàu: Tỷ lệ giảm GHG từ 80% trở lên 2. Phát triển tàu sân bay chạy bằng nhiên liệu amoniac ・Là một dạng thân tàu được tối ưu hóa để vận chuyển amoniac, thiết kế được phát triển để cho phép tải amoniac ở tổng công suất. ・Vì điều cần thiết là phải thiết lập hình dạng thân tàu và hệ thống an toàn bảo vệ thủy thủ đoàn khỏi độc tính, tập đoàn đã nhận ra một thiết kế vượt qua thách thức lớn nhất của việc sử dụng nhiên liệu hàng hải amoniac: độc tính. |
3. Thách thức và tiến độ
I. Những thách thức chính trong việc thiết kế và phát triển tàu chạy bằng nhiên liệu amoniac
| Chống cháy amoniac | Bởi vì amoniac là một chất chống cháy, phát triển các công nghệ tiên tiến để đốt cháy ổn định trong động cơ là cần thiết. |
| Điều trị oxit nitơ (N2O), một loại khí nhà kính | Nitơ oxit (N2O), có hiệu ứng nhà kính khoảng 265 lần so với CO2, có thể được tạo ra trong quá trình đốt cháy amoniac. Công nghệ là cần thiết để giảm và xử lý lượng khí thải nitơ oxit. |
| Độc tính amoniac | Bởi vì amoniac là độc hại, tàu phải được thiết kế để ngăn chặn rò rỉ từ đường ống và |
ii. Tiến độ và thành tựu
trong quá khứ Bốn công ty đã thiết kế một tàu nguyên mẫu vượt qua những thách thức này và tàu nguyên mẫu đã nhận được Phê duyệt về nguyên tắc (AiP) vào tháng 9 năm 2022 sau quá trình xác minh an toàn bao gồm xác nhận khái niệm an toàn và đánh giá rủi ro của ClassNK. Việc mua lại AiP là dự đoán về việc phê duyệt một thiết kế thay thế. Sau khi nghiên cứu và phát triển thêm, tập đoàn xác định rằng con tàu nguyên mẫu đã đạt đến mức đủ để thực hiện xã hội, đặc biệt là về an toàn và thân thiện với môi trường, và quyết định đóng tàu.
iii. An toàn Để khắc phục độc tính, thách thức lớn nhất đối với nhiên liệu hàng hải, liên danh đã tiến hành đánh giá đánh giá rủi ro bởi ClassNK và đánh giá rủi ro và đề xuất các biện pháp an toàn
từ quan điểm của người dùng do các kỹ sư của NYK dẫn đầu. Liên minh đã phản ánh các biện pháp an toàn dựa trên các đánh giá rủi ro này trong các thông số kỹ thuật của tàu để cải thiện sự an toàn của tàu hơn nữa. Dựa trên những phát hiện từ Dự án này, ClassNK đã công bố các hướng dẫn an toàn cho các tàu sử dụng nhiên liệu amoniac. Liên minh đã đề xuất dự thảo các yêu cầu an toàn, một sáng kiến hàng đầu thế giới, để hợp tác trong tương lai với các công ty khác cho IMO thông qua Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng, Giao thông và Du lịch Nhật Bản.
iv. Môi trường
Vào tháng 5 năm 2023, IHI Power Systems đã đạt được quá trình đốt cháy amoniac nhiên liệu ổn định đầu tiên trên thế giới với tốc độ đồng đốt 80% với dầu nhiên liệu trong động cơ 4 thì dự kiến sẽ được sử dụng làm động cơ phụ trợ cho AFMGC. Thí nghiệm này xác nhận rằng phát thải oxit nitơ (N2O) và amoniac chưa cháy từ động cơ hầu như bằng không và không có rò rỉ amoniac trong quá trình vận hành và sau khi tắt máy. Trong cùng tháng đó, Tập đoàn Động cơ Nhật Bản đã bắt đầu các hoạt động bắn hỗn hợp trên một động cơ hai thì lớn, tốc độ thấp, để tối ưu hóa hiệu suất động cơ và xác minh độ an toàn. Dựa trên dữ liệu thu được từ các cuộc trình diễn này, tập đoàn đã xác định rằng nó thường đi đúng hướng để đạt được hiệu suất môi trường đầy đủ của các động cơ. Liên minh sẽ tiếp tục nghiên cứu và phát triển hơn nữa với mục tiêu cuối cùng là đạt được mức giảm GHG từ 80% trở lên cho toàn bộ đội tàu.
4. Lịch trình
tương lai Để hoàn thành tàu vào tháng 11/2026, liên danh sẽ sản xuất động cơ chính và động cơ phụ, bắt đầu nghiên cứu chi tiết cho việc đóng tàu và chuẩn bị sổ tay vận hành để vận hành thực tế. Sau khi tàu hoàn thành, liên danh sẽ tiếp tục vận hành tàu cho mục đích trình diễn để xác nhận hiệu suất của tàu, bao gồm tính thân thiện với môi trường và tính thực tiễn của hướng dẫn vận hành, đồng thời cung cấp phản hồi của người dùng cho các công ty đóng tàu và nhà sản xuất thiết bị hàng hải để cải tiến hơn nữa. Chúng tôi sẽ cố gắng xây dựng một chu kỳ phát triển như một "động lực đầu tiên" trong việc phát triển các tàu chạy bằng nhiên liệu amoniac.
5. Tổng quan và liên hệ của công ty
| Tên | Tổng quan | Liên hệ |
| Nippon Yusen Kabushiki Kaisha (NYK) | Trụ sở chính: Tokyo Người đại diện: Takaya Soga, Chủ tịch Website: https://www.nyk.com/english/ |
Nhóm Truyền thông Doanh nghiệp, Nhóm Quan hệ Truyền thông Email: NYKJP.ML.MEDIA@nykgroup.com |
| Tập đoàn động cơ Nhật Bản | Trụ sở chính: Thành phố Akashi, Quận Hyogo, Nhật Bản Chủ tịch: Ken Kawashima Trang mạng: https://www.j-eng.co.jp/en/index.html |
Bộ phận Tổng hợp & Quan hệ công chúng Điện thoại: + 81-78-949-0800; E-mail: pr_info@j-eng.co.jp |
| IHI Power Systems Co., Ltd. | Trụ sở chính: Tokyo Chủ tịch: Takashi Murasumi Trang mạng: https://www.ihi.co.jp/ips/english/index.html |
Điện thoại Phòng Hành chính IHI: + 81-3-4366-1203; E-mail: ips-webmaster1@ihi-g.com |
| Nihon Nhà Máy Đóng Tàu Co., Ltd. | Trụ sở chính: Tokyo Chủ tịch: Yoshinori Maeta Trang mạng: https://www.nsyc.co.jp/en/ |
Nhóm Nhân sự & Tổng hợp Điện thoại: + 81-45-212-8200; E-mail: info@nsyc.co.jp |
| Nippon Kaiji Kyokai (ClassNK) | Trụ sở chính: Tokyo Chủ tịch & Giám đốc điều hành: Hiroaki Sakashita Trang mạng: https://www.classnk.com/ |
Nhóm Quan hệ Công chúng Điện thoại: + 81-3-5226-2047; E-mail: eod@classnk.or.jp |
* Dự án
Quỹ đổi mới xanh: Một quỹ trị giá 2 nghìn tỷ yên được thành lập tại NEDO để đẩy nhanh đáng kể các nỗ lực hiện tại như chuyển đổi cơ cấu ngành năng lượng và công nghiệp và đổi mới thông qua đầu tư táo bạo hướng tới trung hòa carbon vào năm 2050. Quỹ cung cấp hỗ trợ liên tục từ R &D và trình diễn để thực hiện xã hội trong tối đa 10 năm cho các công ty chia sẻ các mục tiêu đầy tham vọng và cụ thể với khu vực công và tư nhân và giải quyết chúng như các vấn đề quản lý. NEDO chủ yếu cung cấp hỗ trợ trong 14 lĩnh vực ưu tiên mà các kế hoạch hành động đang được xây dựng trong chiến lược tăng trưởng xanh.
** Chất mang
hydro Hydro, thu hút sự chú ý như một loại nhiên liệu sạch thế hệ tiếp theo, đặt ra một thách thức đáng kể cho việc sử dụng quy mô lớn do trạng thái khí ở nhiệt độ và áp suất phòng, gây khó khăn cho việc vận chuyển và lưu trữ với khối lượng lớn. Để khắc phục vấn đề này, các chất được chuyển đổi sang trạng thái dễ quản lý hơn, chẳng hạn như hydro nén và hóa lỏng, và các chất có chứa hydro có thể được vận chuyển hiệu quả, như methylcyclohexane và amoniac, được gọi là chất mang hydro. Amoniac dự kiến sẽ được sử dụng trực tiếp và làm chất mang hydro. Điều này là do nó đã có một chuỗi cung ứng được thiết lập cho các ứng dụng phân bón và nguyên liệu hóa học khác, và nó tự hào có hàm lượng hydro xấp xỉ 18% và mật độ hydro trên mỗi thể tích cao gấp 1,7 lần so với hydro hóa lỏng, vượt qua các chất mang hydro khác. Tuy nhiên, sử dụng amoniac làm chất mang hydro vượt ra ngoài việc sử dụng trực tiếp. Việc thiết lập công nghệ phân hủy (nứt) quy mô lớn là cần thiết để chiết xuất hydro từ amoniac.
