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 năm 2023, Nippon Yusen Kabushiki Kaisha (NYK), Tập đoàn Động cơ Nhật Bản, IHI Power Systems Co., và Công ty TNHH Nhà máy đóng tàu Nihon đã ký một loạt hợp đồng đóng tàu chở khí trung bình sử dụng nhiên liệu amoniac (AFMGC) đầu tiên trên thế giới được trang bị động cơ do Nhật Bản sản xuất. Việc hoàn thành con tàu sẽ là một bước quan trọng hướng tới việc thực hiện quá trình 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 (NEDO) của Nhật Bản 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 với tư cách là “Hiệp hội”) đang thực hiện “một dự án trình diễn thương mại hóa các tàu được trang bị động cơ sử dụng nhiên liệu amoniac 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 nỗ lực hết mình để dẫn đầu thế giới với AFMGC hướng tới hoàn thành vào tháng 11 năm 2026.
1. Bối cảnh và Mục tiêu
i. Góp phần đạt được mức phát thải ròng bằng 0 trong vận chuyển quốc tế
Để đạt được lượng khí thải bằng không trong vận chuyển quốc tế, việc chuyển từ nhiên liệu hóa thạch thông thường sang nhiên liệu thế hệ tiếp theo tối ưu là điều cần thiết. Do amoniac không thải ra carbon dioxide (CO 2 ) trong quá trình đốt cháy nên nó được kỳ vọng 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 góp phần ứng dụng thực tế các tàu chạy bằng nhiên liệu amoniac.
ii. Xây dựng chuỗi giá trị Amoniac
Amoniac, trước đây được sử dụng chủ yếu làm phân bón và các ứng dụng nguyên liệu hóa học thô khác, dự kiến sẽ được sử dụng để đốt chung 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 Hải ngoại. Đồng thời, nhu cầu sản xuất amoniac và vận tải biển cũng sẽ tăng lên và chuỗi giá trị amoniac dự kiến sẽ được thiết lập tuần tự. Dựa trên niềm tin rằng việc thiết lập chuỗi giá trị amoniac sạch hơn, ít gây gánh nặng hơn cho môi trường là điều không thể thiếu để hiện thực hóa một xã hội khử cacbon, Hiệp hội sẽ nỗ lực hoàn thiện và phổ biến AFMGC cũng như các chất mang 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 với hơn 99% lượng hàng hóa xuất nhập khẩu tài nguyên và thực phẩm (tính theo trọng lượng). Ngành hàng hải rất cần thiết cho an ninh kinh tế của Nhật Bản. Ngành hàng hải bao gồm các công ty vận tải biển khai thác tàu, các công ty đóng tàu cung cấp tàu vận tải và các nhà sản xuất thiết bị hàng hải, tất cả đều đang nỗ lực duy trì và tăng cường khả năng cạnh tranh quốc tế của mình. Liên minh coi việc chuyển đổi nhiên liệu để đạt được lượng khí thải bằng không 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 môi trường cao và an toàn trước các quốc gia khác.
iv. Xây dựng quy tắc quốc tế về sử dụng Amoniac trên biển
Các quy định 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 có mục tiêu hợp tác chặt chẽ với ClassNK và Bộ Đất đai, Cơ sở hạ tầng, Giao thông và Du lịch (MLIT) của Nhật Bản để đóng góp tích cực vào việc xây dựng quy tắc quốc tế.
2. Tổng quan về tàu
| Kiểu | 40.000 m tàu chở nhiên liệu amoniac loại 3 |
| Ngày giao hàng dự kiến | tháng 11 năm 2026 |
| Công ty đóng tàu | Tập đoàn Hàng hải Nhật Bản, Nhà máy đóng tàu Ariake |
| Động cơ | 1. Động cơ chính: Động cơ hai thì nhiên liệu kép nhiên liệu amoniac do Tập đoàn Động cơ Nhật Bản sản xuất 2. Động cơ phụ: Động cơ bốn thì nhiên liệu kép nhiên liệu amoniac do IHI Power Systems sản xuất Động cơ chính là động cơ quay một cánh quạt để đẩy tàu. Động cơ phụ là động cơ dẫn động máy phát điện cung cấp điện cho tàu. |
| Các yếu tố phát triển kỹ thuật chính | 1. Phát triển động cơ sử dụng nhiên liệu kép sử dụng nhiên liệu amoniac. Động cơ sử dụng nhiên liệu kép sử dụng nhiên liệu amoniac phải khai thác đồng thời nhiên liệu amoniac với dầu nhiên liệu làm nhiên liệu thí điểm. Mặt khác, cần phải có tỷ lệ đồng đốt amoniac cao để đạt được tỷ lệ giảm khí nhà kính cao. Liên danh đặt mục tiêu đạt được tỷ lệ đốt đồng thời sau: ■ Động cơ chính: tỷ lệ đốt hỗn hợp nhiên liệu amoniac lên tới 95% ■ Động cơ phụ: tỷ lệ đốt hỗn hợp nhiên liệu amoniac từ 80% trở lên ■ Toàn bộ tàu: Tỷ lệ giảm phát thải khí nhà kính là 80 % trở lên 2. Phát triển tàu chở nhiên liệu amoniac - Là dạng thân tàu được tối ưu hóa cho việc vận chuyển amoniac, thiết kế được phát triển để cho phép tải amoniac ở tổng công suất. - Do cần thiết phải thiết lập hình dạng thân tàu và hệ thống an toàn để bảo vệ thủy thủ đoàn khỏi chất độc, tập đoàn đã nhận ra một thiết kế có thể vượt qua thách thức lớn nhất trong việc sử dụng nhiên liệu hàng hải amoniac: độc tính. |
| Hình ảnh tàu |  |
3. Những thách thức và tiến bộ
i. Những thách thức chính trong việc thiết kế và phát triển tàu chạy bằng nhiên liệu amoniac
| Chất chống cháy của amoniac | Vì amoniac là chất chống cháy nên việc phát triển các công nghệ tiên tiến để đốt cháy ổn định trong động cơ là cần thiết. |
| Xử lý oxit nitơ (N 2 O), một loại khí nhà kính | Oxit nitơ (N 2 O), có hiệu ứng nhà kính gấp khoảng 265 lần so với CO 2 , có thể được tạo ra trong quá trình đốt cháy amoniac. Cần có công nghệ để giảm thiểu và xử lý lượng khí thải oxit nitơ. |
| Độc tính của amoniac | Vì amoniac độc hại nên bình chứa phải được thiết kế để tránh rò rỉ từ đường ống và bể chứa. Ngay cả trong trường hợp rò rỉ, phải thực hiện các biện pháp để bảo vệ sự an toàn của thuyền viên. |
ii. Những tiến bộ và thành tựu trong quá khứ
Bốn công ty đã thiết kế một tàu nguyên mẫu có thể 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 quy 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 nhằm chuẩn bị phê duyệt một thiết kế thay thế. Sau khi nghiên cứu và phát triển sâu hơn, tập đoàn xác định rằng con tàu nguyên mẫu đã đạt đến mức đủ để đáp ứng nhu cầu xã hội, đặc biệt là về an toàn và thân thiện với môi trường, nên quyết định đóng con tàu này.
iii. Sự 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 của ClassNK và đề xuất đánh giá rủi ro và biện pháp an toàn từ quan điểm của người sử dụng do các kỹ sư của NYK chủ trì. Liên minh đã phản ánh các biện pháp an toàn dựa trên những đánh giá rủi ro này trong thông số kỹ thuật của tàu để cải thiện hơn nữa sự an toàn của tàu. Dựa trên những phát hiện từ Dự án này, ClassNK đã công bố hướng dẫn an toàn cho tàu sử dụng nhiên liệu amoniac. Liên minh này đã đề xuất dự thảo các yêu cầu an toàn, một sáng kiến hàng đầu thế giới, nhằm hợp tác trong tương lai với các công ty khác với 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 nhiên liệu amoniac ổn định đầu tiên trên thế giới với tỷ lệ đồng đốt 80% với dầu nhiên liệu trong động cơ 4 thì dự kiến được sử dụng làm động cơ phụ cho AFMGC. Thí nghiệm này xác nhận rằng lượng khí thải nitơ oxit (N 2 O) và amoniac chưa cháy hết từ động cơ gần như bằng 0 và không có hiện tượng rò rỉ amoniac trong quá trình vận hành và sau khi tắt máy. Trong cùng tháng đó, Tập đoàn Động cơ Nhật Bản bắt đầu thực hiện các hoạt động đốt hỗn hợp trên 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 những cuộc trình diễn này, tập đoàn đã xác định rằng nhìn chung họ đang đi đúng hướng để đạt được hiệu quả môi trường đầy đủ cho động cơ. Liên minh sẽ tiếp tục nghiên cứu và phát triển sâu hơn 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 con tàu vào tháng 11 năm 2026, tập đoàn sẽ sản xuất động cơ chính và động cơ phụ, bắt đầu nghiên cứu chi tiết về kết cấu tàu và chuẩn bị sổ tay hướng dẫn vận hành để vận hành thực tế. Sau khi con tàu hoàn thành, tập đoàn sẽ tiếp tục vận hành con tàu với mục đích trình diễn nhằm xác nhận khả năng hoạt động của con tàu, bao gồm tính thân thiện với môi trường và tính thực tiễn của sổ tay 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 trình phát triển với tư cách là "người đi đầu" trong việc phát triển các tàu chạy bằng nhiên liệu amoniac.
5. Tổng quan về công ty và liên hệ
| Tên | Tổng quan | Liên lạc |
|---|---|---|
| Nippon Yusen Kabushiki Kaisha (NYK) | Trụ sở chính: Tokyo Đại diện: Takaya Soga, Chủ tịch Trang web: 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, Tỉnh Hyogo, Nhật Bản Chủ tịch: Ken Kawashima Trang web:https://www.j-eng.co.jp/en/index.html |
Phòng Tổng hợp & Quan hệ công chúng Điện thoại: +81-78-949-0800; email: pr_info@j-eng.co.jp |
| Công ty TNHH Hệ thống Điện IHI | Trụ sở chính: Tokyo Chủ tịch: Takashi Murasumi Trang web:https://www.ihi.co.jp/ips/english/index.html |
Phòng Hành chính IHI Điện thoại: +81-3-4366-1203; email: ips-webmaster1@ihi-g.com |
| Công ty TNHH Nhà máy đóng tàu Nihon | Trụ sở chính: Tokyo Chủ tịch: Yoshinori Maeta Trang web: https://www.nsyc.co.jp/en/ |
Nhóm Nhân sự & Tổng hợp Điện thoại: +81-45-212-8200; email: info@nsyc.co.jp |
| Nippon Kaiji Kyokai (ClassNK) | Trụ sở chính: Chủ tịch & Giám đốc điều hành Tokyo: Hiroaki Sakashita Trang web: https://www.classnk.com/ |
Nhóm Quan hệ Công chúng Điện thoại: +81-3-5226-2047; email: eod@classnk.or.jp |
* Dự án Quỹ Đổi mới Xanh
Một quỹ trị giá 2 nghìn tỷ yên được tạo ra bởi NEDO nhằm tăng tốc đáng kể những nỗ lực hiện tại như chuyển đổi cơ cấu của ngành năng lượng và công nghiệp cũng như đổi mới thông qua đầu tư táo bạo theo hướng trung hòa carbon vào năm 2050. Quỹ này cung cấp hỗ trợ liên tục từ hoạt động R&D và trình diễn cho đến thực hiện xã hội trong tối đa 10 năm đối với các công ty có chung 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 thách thức đáng kể cho việc sử dụng trên 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, cũng như các chất 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 họ đã có một chuỗi cung ứng được thiết lập cho phân bón và các ứng dụng nguyên liệu thô hóa học khác, đồng thời họ tự hào có hàm lượng hydro xấp xỉ 18% và mật độ hydro trên mỗi thể tích cao hơn 1,7 lần so với hydro hóa lỏng, vượt qua các chất mang hydro khác. . Tuy nhiên, việc sử dụng amoniac làm chất mang hydro còn vượt ra ngoài phạm vi sử dụng trực tiếp. Việc thiết lập công nghệ phân hủy (cracking) quy mô lớn là cần thiết để tách hydro từ amoniac.
