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面向未来的航运 – 关于甲醇作为燃料的论文

更新：

Jul 14, 2025

发表：

Jul 10, 2025

序言

说“变化是唯一不变的”当然是一个悖论。希腊哲学家赫拉克利特认为，世界处于永恒的流动状态，没有什么是一成不变的，这句话强调了存在的内在动态性质。它强调，正是因为事物在不断变化，变化本身作为一个概念，是保持稳定的。变化以无数种方式表现出来，从自然世界（例如季节、天气）到人类经验（例如成长、人际关系）。

介绍

为船舶提供动力也发生了一系列变化，从风帆到低硫液体燃料。我们花了将近一百年的时间才实现这一目标，这对航运的成本、速度和效率产生了巨大影响。但我们今天面临的“能源革命”与以往的变化不同。它不是由技术驱动的，而是由环境要求驱动的，减少排放的监管要求越来越强调这一点。世界一直在寻求改变，以减少对化石燃料的依赖并转向清洁能源。近年来越来越受到关注的一种选择是使用甲醇作为燃料。

随着该行业继续迈向脱碳之旅，甲醇被认为是航运的潜在替代燃料之一。所有迹象都表明，该行业认为它非常有前途，随着全球甲醇燃料船舶订单的增长，重点正在从设计转向日常管理。对于船东来说，挑战不再仅仅在于拥有合适的燃料，而是选择一家有能力运营面向未来的船队的船舶管理公司。

自 2021 年以来，甲醇作为替代船舶燃料引起了相当大的兴趣。与 IMO 针对使用低闪点燃料的船舶的国际气体燃料（IGF）规则和甲醇动力船舶的强制性船级规则一起，采用 IMO 关于使用甲醇或乙醇作为燃料的船舶的临时指南（MSC.1/Circ.1621）已成为船东订购甲醇燃料船舶的推动因素，以下讨论只是试图探索甲醇作为清洁燃料的现状，包括其安全考虑、采用、加注基础设施和技术准备情况。

什么是甲醇？

甲醇是一种轻质、易挥发、无色且易燃的醇，化学式为 CH₃OH。它由多种原料生产，包括天然气、生物质和二氧化碳的蒸汽重整。在内燃机中，甲醇与氧气（在空气中）发生反应，产生二氧化碳和水，并释放出热/能。但是，甲醇发动机需要引燃燃料才能开始燃烧：

2CH₃OH + 3O₂ → 2CO₂ + 4H₂O

尽管排放的二氧化碳偏高，_{但如果甲醇是使用生物质或可再生来源的氢气和二氧化碳生产的，那么以甲醇为燃料的航运是实现生命周期净零碳排放的可行选择。}

下面给出了不同类型的甲醇，按颜色编码。

黑甲醇

使用煤炭作为原料生产，这被认为是排放量最高的生产途径。

蓝色甲醇 – NG-甲醇

由化石来源（通常是煤或天然气）生产，但通过使用碳捕获和储存（CCS），总体二氧化碳排放量大大减少_{。然而，使用天然气制成的蓝甲醇不符合零碳燃料的定义。}

绿色甲醇 – Re-Methanol、生物-Methanol 和 e-甲醇

其生产中使用可持续电力（通常是风能或太阳能），排放尽可能低的_{二氧化碳。}要被认为是真正的绿色，生产应该是负碳的，通过使用生物质或直接空气捕获（DAC）技术。

生产可再生甲醇的最常见方法是使用氢气（由水电解产生）和 CO₂ （来自 DAC），然后使用甲醇合成将它们混合。

生物甲醇通常由木质纤维素原料（生物质）生产，例如农业废弃物和副产品。E-甲醇通常由二氧化碳（使用 DAC 从环境空气中提取）和绿色氢气制成

甲醇作为一种燃料类型的主要吸引力之一是它具有单一分子结构，因此发动机不需要布置双燃料灵活性，并且可以更精确地调整。它不含硫，因此没有 SOx 排放。然而，甲醇的毒性及其相对较低的闪点（12°C）在储存、处理和使用过程中需要特别注意，并可能引起材料兼容性问题。

甲醇作为货物属于《防污公约》附件 II。作为一种船用燃料，它属于 MARPOL 附件 VI 第 2 条中给出的燃料油一词的定义范围，因此该附件第 18 条的相关要求适用。由于甲醇的闪点低于 SOLAS 公约第 II-2 章中 60°C 的一般使用限值，因此被视为在 IMO 的 IGF 规则范围内。此外，在甲醇用作石油燃料的情况下，根据 MARPOL 附则 I 第 1 条，供应商还应根据 SOLAS 第 VI 章第 5-1 条提供材料安全数据表（MSDS）。一些船级社有自己的规则，涵盖以甲醇为燃料的船舶。此外，由于甲醇是一种非标准的低闪点船用燃料，港口当局通常会对甲醇作为燃料的供应提出特殊要求。甲醇本身并不新鲜。它是一种广泛交易的商业产品，在世界各地得到安全处理 – 唯一的变化是甲醇现在作为燃料供应给船舶。基本的加注原则仍然适用于将预期数量从供应商安全输送到船舶，而不会发生溢出、泄漏或其他危险。

岸上码头非常熟悉将甲醇作为大宗产品进行装载或卸载，就像船舶运营商熟悉并熟练装载传统燃料一样。因此，对于甲醇作为船用燃料产品，问题在于调整这些现有能力，并且（为了帮助船东/船舶运营商和该流程的供应方）船级社已经制定了几个专门的船用燃料表，这些清单已提供给所有利益相关者。

优势

没有硫氧化物排放，甲醇燃烧排放的颗粒物水平非常低。
甲醇在环境温度和压力下是液体，因此不需要加压、压缩或低温储存。
甲醇在水中极易溶解和混溶，因此一旦发生泄漏，燃料会迅速溶解在海水中。
甲醇的能量密度大致类似于氨，高于氢气，这使得船上储存在经济上是可行的，尽管它不如当今使用的重质燃料油（HFO）紧凑。
由于工业用途，目前的高可用性（但绿色甲醇除外）。
法规和市场成熟度

这些特性使甲醇成为新兴航运绿色燃料中最具作可行性的燃料之一，在合规性与实际实用性之间取得平衡。

弊

二氧化碳排放 – 从油箱到尾流的排放量仅略低于化石燃料，但人们认为这些可以通过负碳供应链来抵消。
安全注意事项：甲醇具有剧毒、易燃和腐蚀性，因此需要严格的安全措施。甲醇需要特定的储存/处理安排以及适当构造和涂层的储罐。
低闪点和低毒性，因此需要增强的安全系统。
与燃料油相比，能量密度较低。
生产生甲醇需要显著
增加，以满足其潜在需求。

不断增长的新建和改造订单簿

据报道，截至 2025 年 5 月，马士基计划在现有 11 艘的基础上，到今年年底至少有 19 艘甲醇动力船舶投入运营。中远集团和达飞轮船也正在接收他们的第一艘此类船舶，现有发动机的改装订单也在增加。

更简单的设计要求降低了资本支出

以甲醇为燃料的新建或改造项目的资本投资相对较低，因为不需要加压或昂贵的低温燃料罐和系统。甲醇燃料罐占用的空间大约是传统船舱的 2.5 倍，但甲醇燃料系统比 LNG 燃料系统简单得多。

安全和环境注意事项

甲醇既不是一种气候气体，也不对环境造成危害。它与水充分混合，变得无害，因此可生物降解。甲醇蒸气比空气重，因此它们会沉到较低的区域。在改造甲醇燃料系统时，只要有所需的接入点，在涂覆特定的内部涂层后，可以使用现有的燃料箱甚至压载舱来储存甲醇。甲醇发动机技术并不复杂。将甲醇作为货物进行处理早已得到验证，现在它已成为燃料 – 真正剩下的就是为各种船型开发定制发动机。甲醇具有腐蚀性，因此不能储存在船上的普通（燃料油、柴油或柴油）罐中 – 罐体必须是不锈钢或具有可靠涂层的碳钢，例如甲醇运输船货舱中的罐体。

有效的甲醇船舶管理需要将工程控制、船员纪律和主动维护紧密结合，这凸显了对具有双重燃料经验的技术娴熟的管理人员的需求。

全球排放法规未协调一致

最大的挑战之一是，与 MGO 相比，化石（蓝色）甲醇将温室气体排放的总生命周期增加了约 10%。目前的 IMO 法规提供了一些碳信用额度，或者在 2030 年代中期之前允许蓝色和绿色甲醇的混合物，然后才能强制改用绿色甲醇。

绿色甲醇：需要提高产量

目前，绿色甲醇的船注数量不多。许多公司愿意投资生产，但希望首先看到需求。

燃料用燃料基础设施和燃料质量

截至 2025 年 5 月，位于丹麦阿本拉的世界上第一个大型商业 e 甲醇工厂 Kassø e methanol 工厂已经落成，并积极向包括马士基、乐高集团和诺和诺德在内的工业合作伙伴供应 e-甲醇。该工厂由 Solar Park Kassø ApS 所有，完全使用可再生能源运营，年产能为 42,000 吨。

根据 IMO 对使用甲醇的船舶的要求，燃料舱空隙空间应使用氮气等气体惰化，以降低爆炸风险，因此没有 IG 系统的船舶将需要安装 IG 系统。任何新加注供应链的开发都需要尽职调查和全面的风险评估，以确保其对所有用户和所有加注条件下都是安全的，国际海事组织于 2020 年发布了一份关于船舶和加注要求的通告，即国际海事组织通告（IMO， MSC.1/Circ. 1621）使用甲基/乙醇作为燃料的船舶安全临时指南。

截至 2025 年 5 月，甲醇船用燃料的具体质量标准正在不断发展，各种举措和标准正在制定中。例如，新加坡出台了一项新标准来促进甲醇加注。这包括贸易交接、船员培训和质量流量计（MFM）的使用等各个方面，以确保高效和准确的加注过程。此外，CIMAC（国际内燃机委员会）还提供了 ISO 6583：2024 指南，这是甲醇的技术标准。

甲醇加注港口和未来准备：

改造挑战和 NOx 排放

改装任何船只以适应新燃料都需要与维修厂密切合作，维修厂当然必须配备齐全并有能力规划和执行工作。除了早期项目范围界定以准备船舶、安全系统和发动机外，还必须制定油箱尺寸计划，对这些新/额外油箱的要求可能会导致油箱空间减少。因此，船舶运营商必须了解船舶的未来运营状况、随之而来的燃料需求以及所需的油箱容积。运营商还需要确保了解排放概况，包括 CII 计算和 NOx 排放。主要发动机的改装（或更换）可能导致船舶需要满足 NOx Tier III 水平，因此需要额外的 NOx 减排技术，并且任何主机改装都需要新的 NOx 排放认证。大多数发动机制造商还生产 NOx 减排技术，例如选择性催化还原系统或废气再循环。另一种方法是在甲醇中加水。

与此同时，船舶管理公司不仅需要支持新造船，还要执行技术复杂的改造，这使得甲醇船舶管理成为一个日益增长的专业领域，并且凭借深厚的工程人才和结构化的风险管理框架，Synergy 为甲醇船舶运营提供端到端支持——从新造船监督到日常航行执行。

培训中的挑战

迈向脱碳未来将创造新的机会和新的就业机会，因为这一过程迫切需要行业劳动力进行再培训和提升技能，并且已经有许多技能举措支持安全、公平和公正地过渡到零和接近零温室气体排放燃料，尤其是在新兴海洋经济体。

然而，这里的挑战是“在船上安全部署甲醇需要什么水平的人类能力和培训框架”。零和接近零温室气体排放的燃料（如甲醇）对船员的健康和安全提出了独特的挑战和危害，需要专业知识和安全措施才能得到充分和有效的实施。然而，目前的《海员培训、发证和值班标准（STCW）公约》尚未包括专门处理这些新燃料的指导方针或能力水平。对于甲醇，一个关键问题是燃料的高易燃性，这需要火灾探测方法和更新的个人防护设备（PPE）协议。

此外，在过渡的下一阶段，还需要对甲醇的毒性和腐蚀性进行详细培训。利益相关者必须协同努力，加快制定使用新技术和替代燃料的船舶培训规定，同时对 STCW 公约进行全面审查。随着海运业向替代燃料和可持续技术的巨大转变，海员的重要性从未如此清晰，迫切需要海员的技能提升和培训。随着我们向更环保、技术更先进的海事部门过渡，我们的员工必须具备安全有效地应对这些变化的技能和知识。海员是全球贸易和能源运输的支柱，改善他们的培训不仅是行业的必要条件，也是对海事部门本身的安全、效率和未来的投资。

在 Synergy，我们认为这是一个引领的机会——不仅通过系统和协议，而且通过嵌入每个运营级别的人员能力，随着替代燃料重塑航运，我们面向未来的船队管理方法确保船东能够自信地扩展，以技术敏捷性和经过验证的运营深度为后盾。