苏伊士运河航线与绿色航运走廊：对通过该运河的船舶使用传统燃料与基于绿色氢气的电子燃料（E-fuels）的消耗量及排放情况的对比分析

《International Journal of Hydrogen Energy》：Suez Canal route to Green Shipping Corridor: A comparative analysis of conventional fuels vs. green hydrogen based E-fuels consumption quantities and emissions for ships transiting the canal

　　

摘要

随着气候变化影响的加剧，所有行业都面临越来越大的减排压力。实现气候中和需要全球性的根本性转变。国际海事组织（IMO）设定的气候变化目标不仅仅要求提高推进效率；燃料消耗量及由此产生的排放量仍然是一个难以应对的挑战。替代性绿色燃料在能量密度和排放方面具有不同的特性，因此强调这些差异并建立可靠的比较方式，以明确合规路径至关重要。本研究分析了通过苏伊士运河的船队情况，估算了使用传统燃料所产生的排放量以及相应的燃料消耗量，并探讨了采用替代性电子燃料（e-fuel）的潜在影响，重点关注燃料消耗量和温室气体（GHG）排放的变化，结果显示使用不同的绿色氢燃料可使排放量减少62%至79%。

引言

国际航运占全球贸易的约80%[1]。尽管它在维护全球供应链中起着关键作用，但该行业仍贡献了近3%的温室气体排放。为应对这一挑战，负责监管海运业的联合国机构——国际海事组织（IMO）成立了海洋环境保护委员会（MEPC），该委员会实施了更严格的法规，并制定了雄心勃勃的目标，包括到2050年将温室气体排放量相比2008年的水平减少50%[2]。

已经引入了多种技术与运营措施来提高能源效率并减少二氧化碳（CO₂）排放，同时对新旧船舶都实施了强制性的监测和报告制度[3]。然而，仅靠这些措施不足以实现IMO的长期脱碳目标。实现零排放需要更严格的干预措施，包括对推进系统的根本性改造和采用替代性燃料[4]。

最有前景的解决方案之一是绿色电子燃料（e-fuel），这是一种使用可再生能源通过电解和后续化学工艺生产的合成燃料。这些燃料通常由水电解产生的氢气与捕获的二氧化碳或氮气结合而成，形成如电子氢、电子甲醇、电子氨或电子柴油等能源载体。当使用可再生能源和捕获的二氧化碳生产时，绿色电子燃料被视为碳中性的，为大幅减少海运运输过程中的排放提供了可行的途径。

长距离航行船舶需要大量燃料，这难免会引起人们对推进系统或燃料系统变更的担忧。此类变更直接影响加油频率、航行计划和货物载量。此外，转向替代性燃料需要大量的资本投资，用于开发必要的基础设施、改造现有船队并确保运营可靠性。除了技术可行性外，这些替代方案的经济可行性也是一个关键考虑因素，因为如果没有具有竞争力的成本和成熟的供应链准备，大规模采用是不太可能的。

本研究旨在：

1.

量化目前通过苏伊士运河的船队使用传统燃料时的燃料消耗量和温室气体排放量。

2.

评估采用基于绿色氢的电子燃料对燃料消耗量和排放量的影响，同时考虑能量密度差异和运营限制。

3.

提供一个比较框架，以明确在不同替代性绿色燃料选择中的优劣。

章节摘录

方法论

本研究重点关注通过苏伊士运河的船舶，以估算其航行过程中的排放量。能源需求和燃料消耗量等运营数据是评估使用替代性绿色燃料或净零排放燃料对燃料消耗量和排放量影响的关键输入参数。虽然可以根据燃料消耗量推导出推进系统和辅助动力系统产生的排放量，但在大多数情况下这具有一定的挑战性

苏伊士运河排放

如图1所示，苏伊士运河的排放量在2023年之前呈上升趋势。2024年排放量的下降可归因于影响航运活动的地缘政治因素，这导致埃及的收入大幅减少[22]。通过苏伊士运河的船舶排放主要集中在集装箱船上，其年平均温室气体排放量为350万吨，其次是油轮、散货船和普通货船

结论

研究表明，燃料选择是减少海运活动中温室气体（GHG）排放的关键因素。从传统化石燃料转向绿色替代燃料可以带来显著的环境效益。具体而言，绿色氢气的减排潜力最大，约为79%，其次是绿色氨气（62%）和绿色甲醇（64%）。这些减排目标与全球脱碳计划一致

CRediT作者贡献声明

Karim T. Korraa：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，项目管理，方法论研究，数据分析，概念化。Ahmed A. Abdel-Rehim：监督。

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：该作者是该期刊的编委会成员/主编/副主编/特邀编辑，但未参与本文的编辑审查或发表决定。

Karim T. Korraa|Ahmed A. Abdel-Rehim

埃及开罗英国大学机械工程系