Σύγκριση εναλλακτικών καυσίμων για την ναυτιλία με όρους ενέργειας και κόστους κύκλου ζωής

Abstract

Η εργασία έχει θέμα τη μελέτη εναλλακτικών καυσίμων για χρήση στη ναυτιλία με σκοπό την ευθυγράμμισή της με τους στόχους που θέτει ο IMO για την απανθρακοποίηση του κλάδου. Η σταδιακή προσαρμογή του τομέα της ναυτιλίας είναι αναπόφευκτη και μπορεί να επιτευχθεί με τη μετάβαση σε ναυτιλιακά καύσιμα χαμηλών ή μηδενικών εκπομπών άνθρακα. Αυτή η εργασία εξετάζει 22 πιθανές εναλλακτικές λύσεις, συμπεριλαμβάνοντας το συμβατικό καύσιμο των πλοίων, μαζούτ (Heavy Fuel Oil (HFO)) ως περίπτωση αναφοράς, τα «μπλε» εναλλακτικά καύσιμα που παράγονται από φυσικό αέριο και τα «πράσινα» καύσιμα που παράγονται από βιομάζα και ηλιακή ενέργεια. Τεχνολογίες δέσμευσης και αποθήκευσης άνθρακα (Carbon Capture and Storage,CCS) εγκαθίστανται για τις περιπτώσεις των ορυκτών καυσίμων (HFO και υγροποιημένο φυσικό αέριο (Liquefied Natural Gas,LNG)). Οι διαφορετικές επιλογές καυσίμου συγκρίνονται σε όρους μετρήσιμων παραμέτρων που περιλαμβάνουν: (i) μάζα καυσίμου, (ii) όγκο καυσίμου, (iii) ένταση ενέργειας κύκλου ζωής (Well‐To‐Wake, WTW), (iv) κόστος WTW, (v) εκπομπή αερίων θερμοκηπίου (Green House Gases, GHG) WTW και (vi) εκπομπή μη θερμοκηπιακών αερίων , που υπολογίζονται από τη βιβλιογραφία και τη χρήση μοντέλων ASPEN HYSYS. Από ενεργειακή προοπτική, η ηλεκτρική ενέργεια ανανεώσιμων πηγών με τεχνολογία μπαταριών είναι η πιο αποτελεσματική επιλογή, αν και ακόμα παραμένει μη πρακτική για υπερπόντιες διαδρομές λόγω της χαμηλής ενεργειακής πυκνότητας των σημερινών μπαταριών. Η αμέσως επόμενη καλύτερη λύση είναι τα ορυκτά καύσιμα με τεχνολογίες CCS (υποθέτοντας 90% απόδοση στη δέσμευση του άνθρακα), που τυχαίνει να έχουν και το χαμηλότερο κόστος, αν και η μακροχρόνια αποθήκευση και αξιοποίηση του CO2 αποτελούν προβλήματα που δεν έχουν ακόμη επιλυθεί. Τα βιοκαύσιμα προσφέρουν έναν καλό συμβιβασμό μεταξύ κόστους, διαθεσιμότητας και επιπέδου ετοιμότητας τεχνολογίας (Technology Readiness Level,TRL)· ωστόσο, οι εκπομπές μη-θερμοκηπιακών αερίων παραμένουν υπολογίσιμες. Το υδρογόνο και η αμμωνία είναι από τις χειρότερες επιλογές όσον αφορά το απαιτούμενο συνολικό ενεργειακό κόστος και μπορεί να χρειαστεί να ληφθούν μέτρα για τον καθαρισμό των οξειδίων του αζώτου (NΟx) που προκύπτουν. Η μεθανόλη από LNG απαιτεί χρήση τεχνολογιών CCS για την απανθρακοποίησή της, ενώ η μεθανόλη από βιομάζα όχι, και επίσης φαίνεται να είναι καλή εναλλακτική όσον αφορά το συνολικό ενεργειακό και οικονομικό κόστος καθώς και την TRL. Η παρούσα ανάλυση συγκρίνει με συνέπεια τις διάφορες περιπτώσεις και είναι χρήσιμη για τα ενδιαφερόμενα μέρη που εμπλέκονται στην απανθρακοποίηση της ναυτιλίας.