Будущее судоходства

Выбросы углекислого газа от мирового транспортного сектора в 2024 году достигли примерно 9 Гт CO₂ из общего объёма примерно 41,6 Гт CO₂ (все антропогенные выбросы CO₂ от ископаемого топлива и LULUCF - землепользования, изменений в землепользовании и лесного хозяйства - включая поглощение при карбонизации цемента). На судоходство (международное и внутреннее вместе) пришлось, по имеющимся данным, 10,67 % выбросов транспортного сектора, что равно 2,31 % мировых выбросов CO₂.

Эти цифры выбраны в силу их актуальности и соответствия процентов данным авторитетных источников, таких как ИМО (Международная морская организация). Однако точность этих данных в целом по-прежнему обсуждается. Оценить долю судоходства в мировых выбросах CO₂ сложнее, чем может показаться, и цифры могут различаться в зависимости от способа подсчёта.

Во-первых, разные исследования приводят данные либо только по CO₂, либо по всем парниковым газам, либо в эквиваленте углекислого газа (CO₂eq), куда входят такие газы, как метан и закись азота, с учётом их потенциала глобального потепления. Эти показатели нельзя взаимозаменять или напрямую сравнивать, и выбор одного вместо другого может заметно изменить видимую долю выбросов судоходства. Источники, исследования и отчёты организаций часто не уточняют, какой именно показатель использован, и регулярно используют один, имея в виду другой (например, пишут «CO₂», когда имеют в виду «CO₂eq»).

Во-вторых, важен выбор мировой базы для сравнения: иногда сравнение идёт только с выбросами CO₂, связанными с энергетикой, а иногда учитываются все антропогенные источники, такие как землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство (LULUCF), что увеличивает знаменатель и снижает видимую долю судоходства.

В-третьих, международное судоходство само по себе трудно отслеживать, потому что выбросы в основном происходят в международных водах, а данные часто берутся из продаж бункерного топлива, а не из прямого мониторинга работы судов, что добавляет неопределённости. Вместе эти методологические различия означают, что опубликованные оценки вклада судоходства в мировые выбросы могут сильно различаться, даже если основаны на одной и той же деятельности.

Клод-Франсуа-Дороте, маркиз де Жуфруа д’Аббан - также известный как Клод де Жуфруа - создал первый пароход в 1776 году. Эти первые испытания не удались, но позже, в 1783 году, он добился успеха с колёсным пароходом «Пироскаф». Ему много лет отказывали в патентной защите, а позже он отправился в изгнание. Несколько других испытательных рейсов пароходов провели другие люди, включая Джона Фитча и Уильяма Симингтона, пока американский изобретатель Роберт Фултон не создал вместе с Робертом Ливингстоном первый коммерческий пароход в 1807 году. Фултон признавал заслуги Клода, но его изобретение редко получает признание ^A.

По данным источников, если примерно 75 % из 300 миллионов тонн всего бункерного топлива (используемого в мировом судоходстве) составляет тяжёлое топливо (HFO), то всего получается 225 миллионов тонн HFO. Если предположить, что оставшиеся 25 % - это морской газойль (MGO) и морское дизельное топливо (MDO), получится 75 миллионов тонн. При использовании [17], калькулятора для перевода количества топлива в эквивалентное число баррелей, следует умножить количество HFO на 6,350, а количество MGO/MDO - на 7,460. Поэтому примерное число баррелей HFO = 225 миллионов x 6,350 = 1 428 750 000.

Примерное число баррелей MGO/MDO = 75 миллионов x 7,46 = 559 500 000.

Всего баррелей = 1 988 250 000 = примерно 2 миллиарда баррелей.

Средняя бочка имеет высоту 33-34 дюйма ^[18,19], или примерно 850 мм, или 0,00085 км. Поэтому 2 миллиарда x 0,00085 км = 1 700 000 км.

Расстояние до Луны = 384 400 км ^[20,21,22].

1 700 000 км / 384 400 = 4,42 расстояния от Земли до Луны.

Пароходы в прошлом обычно работали на угле. Этот уголь хранили в помещениях, которые называли бункерами, поэтому современное судовое топливо известно как «бункерное топливо». С тех пор бункеры заменили топливными баками, но название самого топлива сохранилось. «Бункерное топливо» может означать любой вид топлива, используемый в судоходстве; это не название какого-то одного конкретного топлива.

Процентное снижение расхода топлива и выбросов при воздушной смазке различается у разных источников, так как эти показатели зависят от конкретных условий, а условия экспериментов меняются. Есть данные о потенциале воздушной смазки, но разные поставщики приводят разные цифры. Например:

[44] В этой статье упоминаются системы воздушной смазки, которые могут снижать расход топлива на величину до 15 %. Это значение основано на исследовании Engng (1997), которое сейчас недоступно.

[46] Этот источник уточняет, что системы воздушной смазки могут снижать сопротивление, уменьшая расход топлива «как минимум на 3 %».

[50] В этом отчёте приведён ряд примеров систем воздушной смазки с указанием достигнутого каждой из них снижения сопротивления и экономии энергии. В нём говорится о первом проекте: «Project Energy-saving air-Lubrication Ships» (PELS) 1999 года, который показал среднюю экономию энергии на спокойной воде в 3-10 %. Другие упомянутые значения экономии энергии из разных испытаний - при разных параметрах эксперимента - были такими: 2 %, 6 %, «некоторая», 1 %, 10 % при балластной загрузке и 5 % при полной загрузке, 10 % на высокой скорости, нет убедительных результатов, 15 %, 2 % (хотя это снизилось до -0.6 %, так как пузырьки не прикреплялись к корпусу), 10 %, 5 %, 4.5 % и 4 %. Полный список экспериментов и контекст полученных значений приведены на странице 11 отчёта.

[51] Это исследование показало экспериментальное снижение расхода топлива и выбросов на величину до 8 %.

[52] Этот источник сообщил о системе воздушной смазки, разработанной Silverstream Technologies, с заявленным снижением расхода топлива и выбросов парниковых газов на 5-10 %.

Как и в случае с системами воздушной смазки, показатели снижения расхода топлива и выбросов немного различаются.

[53] Этот источник - исследование использования эффекта масштаба в судоходстве; по его оценке, выбросы можно сократить на величину до 30 %, если весь флот заменить более крупными судами, на что, по прогнозам, уйдёт 25 лет

[56] Этот источник - новостной сайт, сообщающий о новом судне Maersk Line вместимостью 18 000 TEU (двадцатифутовый эквивалент). Maersk не публиковала данные о расходе топлива этого судна, но доступны данные по их судам вместимостью 10 000 и 16 000 TEU. Поэтому данные о расходе были экстраполированы, и утверждается, что новое судно на 35 % экономичнее по топливу на каждый перевозимый контейнер, чем суда вместимостью 13 100 TEU. Эти данные были приведены в работе Drewry Maritime Research; однако доступ к этой работе для широкой публики затруднён.

[54] В этой работе поясняется, что данные о расходе топлива являются коммерческой информацией, поэтому они редко доступны общественности. Источников, сообщающих такие данные, очень мало, поэтому было бы крайне сложно получить точно проверенные данные, тем более что параметры исследований могут различаться.

В этих источниках описывается использование «WindWings» компании BAR Technologies - больших парусов, установленных на контейнеровозы. Эти паруса не похожи на обычные лодочные: они жёсткие, сделаны из того же материала, что и ветряные турбины, и могут складываться в порту, а в море раскрываться. Эти паруса работают как вертикальные крылья самолёта: 3 элемента создают большую аэродинамическую тягу, чем одноэлементное крыло, по тому же принципу, по которому крылья поднимают самолёт, но здесь они толкают судно вперёд.

[66] В отчёте, опубликованном в 2024 году, говорится, что 36 % мировых грузовых мощностей используется для перевозки ископаемого топлива. Это было рассчитано «с использованием дедвейта существующего и заказанного флота танкеров для сжиженного газа и нефтяных танкеров, а также ещё 17 % дедвейта существующего и заказанного флота сухогрузов из Clarksons WFR». 17 % соответствует «доле торговли углём в торговле навалочными грузами (в тонно-милях) по данным Clarksons Shipping Intelligence Network (SIN)». Первоначальные источники этой информации были недоступны. Эти цифры являются оценочными.

[67] Отчёт за 2019 год отражает выводы, сделанные в первом отчёте, используя тот же источник данных, показывающий общее число перевозок по миру.

Исправление: В фильме говорится, что 40 % всех грузовых морских перевозок можно электрифицировать, но исследование касается перевозок контейнеровозами, особенно коротких внутрирегиональных маршрутов - а не 40 % всех грузовых морских перевозок.

Чтобы сократить проскок метана из двигателей на СПГ, были улучшены разные технологии двигателей, а новые конструкции помогли уменьшить объём метана, который выходит несгоревшим. Такие двигатели, как двухтопливные двигатели низкого давления (LPDF) ^[84], двухтопливные двигатели высокого давления (HPDF) [84] и четырёхтактные двигатели цикла Отто ^[83], получили ряд важных технологических улучшений, включая изменения давления, впрыска, ‘пропуска зажигания’ и доработки на уровне эксплуатации ^[83]. В результате проскок метана заметно сократился, но при использовании СПГ всё ещё остаётся распространённой проблемой.

Жидкие аммиак и метанол, получаемые из водорода, легче хранить, чем жидкий водород, но у каждого есть существенные недостатки ^[114,115]. Главное, у обоих ниже объёмная плотность энергии по сравнению с обычным судовым топливом: метанолу нужно примерно в 2,5 раза больше места для хранения, а аммиаку - примерно в 3 раза больше. Оба крайне токсичны для людей и морской жизни, поэтому при обращении с ними нужны дополнительные меры предосторожности. Метанол также крайне огнеопасен и имеет низкую температуру вспышки, а при сжигании аммиака может образовываться закись азота. Наконец, запасы обоих этих видов топлива очень ограничены, и чтобы обеспечить морскую отрасль, потребуется резко нарастить производство, а также учесть конкуренцию с другими секторами по мере их декарбонизации. Однако с точки зрения физического хранения жидкий водород всё равно намного сложнее хранить, чем любой из этих видов топлива, из-за необходимых для него холодных криогенных контейнеров.