शून्य-कार्बन ई-ईंधन: क्या समुद्री टिकाऊ है?

हमारी सभ्यता के पहले दिनों से, समुद्री परिवहन देशों, क्षेत्रों और महाद्वीपों के बीच व्यापार पर हावी रहा है। आज, समुद्री परिवहन का 80% वैश्विक व्यापार टन-मील में मापा जाता है और वैश्विक ग्रीनहाउस गैस (जीएचजी) उत्सर्जन का 3% है। जलवायु परिवर्तन पर अंतर सरकारी पैनल ग्लोबल वार्मिंग को कम करने और दशकों के भीतर शुद्ध शून्य जीएचजी उत्सर्जन तक पहुंचने के लिए वैश्विक जीएचजी उत्सर्जन को तेजी से कम करने की तत्काल आवश्यकता पर जोर देता है। शुद्ध शून्य शब्द का अर्थ है कि सभी शेष मानवजनित जीएचजी उत्सर्जन को वातावरण से कार्बन हटाने से ऑफसेट किया जाना चाहिए।

उस दृष्टिकोण से, ग्लोबल वार्मिंग को कम करने के लिए पूरे परिवहन क्षेत्र के तेजी से डीकार्बोनाइजेशन को अक्सर आवश्यक माना जाता है। मई 2021 में अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी (IEA) द्वारा जारी किए गए ‘नेट ज़ीरो बाय 2050’ परिदृश्य में इस दृश्य को पुष्ट किया गया है। इसके विपरीत, 2021 के “खाली” परिदृश्य में, शेल 2070 तक शुद्ध शून्य का सबसे कम लक्ष्य चुनता है। इसका अर्थ है समुद्री और उड्डयन उद्देश्यों के लिए जीवाश्म ईंधन का निरंतर उपयोग। शुद्ध शून्य तक पहुंचने के लिए, IEA और शेल दोनों तकनीकी रूप से कार्बन कैप्चर और स्टोरेज (CCS) के माध्यम से वातावरण से कार्बन निकालेंगे, ताकि 2050 में शेष जीवाश्म उपयोग को ऑफसेट किया जा सके, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है।

आवश्यक मांग को पूरा करने के लिए अक्षय ऊर्जा उत्पादन को तेजी से बढ़ाना एक बड़ी चुनौती है। आईईए और शेल दोनों का अनुमान है कि अक्षय ऊर्जा उत्पादन सामान्य (बीएयू) परिदृश्य की तुलना में 2.5 से 3 गुना तेजी से बढ़ सकता है। फिर भी, अगर हमारे समाज को 2050 तक सीसीएस के बिना पूरी तरह से कार्बन मुक्त करना है, तो वार्षिक अक्षय बिजली उत्पादन को 30 ईजौल तक बढ़ाना होगा। यानी, आईईए और शेल पूर्वानुमानों की तुलना में 4x से 5 गुना तेज, जैसा कि चित्र 1 में नीचे की पट्टी द्वारा दिखाया गया है। .

शून्य कार्बन ईंधननवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों (हाइड्रो, पवन, या सौर) से निर्मित। समुद्री परिवहन के लिए लागू, ये ईंधन दो रूपों में आते हैं। या तो ई-हाइड्रोजन या ई-अमोनिया को नए पोत और आपूर्ति बुनियादी ढांचे या मौजूदा लोगों के रूपांतरण की आवश्यकता होती है। या, हाइड्रोकार्बन ई-ईंधन ई-डीजल या ई-एलएनजी के रूप में, यह एमजीओ और एलएनजी जैसे जीवाश्म समकक्षों के साथ पूरी तरह से मिश्रण योग्य है और बिना किसी संशोधन या नए बुनियादी ढांचे के मौजूदा जहाजों पर इस्तेमाल किया जा सकता है। परिभाषा के अनुसार, नवीकरणीय बिजली द्वारा उत्पादित सभी ईंधन ‘ई-ईंधन’ (विद्युत ईंधन) हैं। ई-डीजल और ई-एलएनजी के अलावा, ई-मेथनॉल समुद्री क्षेत्र के लिए भविष्य के ईंधन के रूप में भी रुचि प्राप्त कर रहा है। मेथनॉल एक तरल ईंधन है जिसे डीजल ईंधन के समान तरीके से संग्रहीत किया जा सकता है।

कम कार्बन ईंधन जैव ईंधन और जीवाश्म ईंधन दोनों के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला शब्द जो पारंपरिक डीजल (MGO) या ईंधन तेल (HFO, VLSFO) की तुलना में ऊर्जा की प्रति यूनिट कम GHG उत्सर्जन करता है। जीवाश्म ईंधन की तुलना में, जैव ईंधन के लिए टैंक से वेल-टू-टैंक उत्सर्जन में अंतर उनके विभिन्न मूल और भूमि उपयोग पर अप्रत्यक्ष प्रभावों के कारण बहुत अधिक परिमाण का है। उदाहरण के लिए, कचरे से बनी बायोगैस में जीएचजी उत्सर्जन शून्य के करीब हो सकता है, जबकि पाम तेल से बने बायोडीजल जीवाश्म ईंधन की तुलना में उत्सर्जन को दोगुना से अधिक कर सकते हैं। जीवाश्म संसाधनों से बने एलएनजी और एलपीजी को कम जीएचजी ईंधन माना जाता है क्योंकि वे पारंपरिक ईंधन की तुलना में 15-20% कम जीएचजी उत्सर्जन का उत्पादन करते हैं जब डीजल दोहरे ईंधन इंजनों को अच्छी तरह से जगाने के लिए जलाया जाता है।

बैटरी: छोटे मार्गों के लिए, ऑन-बोर्ड बैटरी के साथ संयुक्त जल, सौर या पवन से अक्षय ऊर्जा कार फेरी द्वारा fjord क्रॉसिंग और Ro-Pax पोत द्वारा कुछ घंटों के छोटे अंतरराष्ट्रीय क्रॉसिंग दोनों को सक्षम बनाता है। बनें।

जीएचजी में कमी की क्षमता पर ध्यान केंद्रित करते हुए, पारंपरिक ईंधन की तुलना में ई-ईंधन के पर्यावरणीय लाभ अक्सर बड़ी मात्रा में नवीकरणीय ऊर्जा के उत्पादन के लिए आवश्यक अनदेखी करते हैं। एक संकीर्ण दृष्टिकोण से, इस तर्क का अनुसरण करते हुए कि सभी क्षेत्रों में GHG कटौती का समान हिस्सा होना चाहिए, शिपिंग को अपने आप में एक द्वीप के रूप में सोचने से हमें यह पता चलता है कि विभिन्न शून्य और निम्न कार्बन ईंधन वैश्विक ऊर्जा उपयोग में कैसे योगदान देंगे। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि यह प्रभावित करता है (खपत करता है) हालाँकि, 1990 के दशक में जलवायु परिवर्तन के एजेंडे में होने के बावजूद, वैश्विक ऊर्जा खपत 1990 में 380 एकजूल से बढ़कर 2020 में लगभग 600 EJ हो गई, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। बेशक।

SMC-2021 में प्रस्तुत एक पेपर में, GHG को कम करने के लिए वैकल्पिक ईंधन और इंजन प्रौद्योगिकियों का मूल्यांकन (एलिजाबेथ लिंडस्टैड, गुन्नार एम. गैमलेम, अगाथे रियालैंड, एंडर्स वैलैंड) मूल्यांकन किए गए ईंधन के जीएचजी उत्सर्जन के अतिरिक्त ऊर्जा उपयोग और लागत को शामिल किया गया था। इस पत्र को लिखे जाने के एक साल से भी कम समय में, एक प्रमुख भू-राजनीतिक बदलाव स्वाभाविक रूप से हुआ। ऊर्जा का उपयोग एक आयाम जो पहले से कहीं ज्यादा मायने रखता है। सबसे पहले, गर्मी और पतझड़ 2021 में यूरोप में सामान्य से काफी कम हवा और बारिश देखी गई। नतीजतन, अक्षय ऊर्जा बिजली उत्पादन की कमी थी, और साथ ही, गर्मियों में ग्लोबल वार्मिंग के कारण एयर कंडीशनिंग के लिए आवश्यक बिजली की मात्रा में वृद्धि हुई। यह, हरित नीति के हिस्से के रूप में परमाणु ऊर्जा संयंत्रों को बंद करने और यूरोपीय संघ को रूसी गैस की आपूर्ति पर अनिश्चितता के साथ, 24 तारीख को यूक्रेन पर रूस के हमले से पहले ही यूरोपीय ऊर्जा की कीमतों को चरम पर पहुंचा दिया है।वां इसी तरह, अक्षय ऊर्जा उत्पादन की कमी के साथ संयुक्त राज्य अमेरिका में मौसम अधिक अनिश्चित हो गया है।

उपरोक्त के आलोक में, पिछले वैकल्पिक ईंधन और इंजन प्रौद्योगिकियों की एक अद्यतन लागत, जीएचजी, और ऊर्जा उपयोग मूल्यांकन (लिंडस्टैड एट अल।, 2021) की आवश्यकता है। इलेक्ट्रिक विकल्प, यानी 200nm तक की छोटी दूरी के समुद्री परिवहन में काम करने के लिए पर्याप्त बड़ी बैटरी वाले जहाज और रेंज और सुरक्षा के लिए बैकअप के रूप में पर्याप्त डीजल जनरेटर क्षमता। दूसरा, यूक्रेन पर हमले से संभावित संभावित खाद्य कमी के साथ, खाद्य उत्पादन को प्राथमिकता दी जाएगी, जिससे जैव ईंधन उत्पादन के लिए कम कृषि भूमि उपलब्ध होगी। तीसरा, अक्षय ऊर्जा मूल्य सीमा US$20-60 से US$20-100 प्रति MWh तक विस्तारित होगी। इस सीमा में, औसतन लगभग 60 अमेरिकी डॉलर प्रति मेगावाट का स्तर दर्शाता है कि व्यवहार्य दरों को सुनिश्चित करने के लिए क्या नई क्षमता की आवश्यकता है। चौथा, जीवाश्म ऊर्जा, कच्चे तेल और प्राकृतिक गैस के लिए निश्चित कीमतों का उपयोग करने के बजाय, प्राकृतिक गैस के लिए US$20-60 प्रति MWh और कच्चे तेल के लिए US$60-150 प्रति बैरल की कीमतों का उपयोग किया जाता है।

जीएचजी, लागत और ईंधन की खपत जहाज पर स्थापित प्रत्येक मेगावाट बिजली के लिए अनुमानित है। विभिन्न पोत खंडों में विभाजित होने के बजाय प्रति मेगावाट 600 टन तेल समकक्ष (टीओई) की वार्षिक ईंधन खपत का अनुमान है। सभी आंकड़े अच्छी तरह से जागृत हैं, जिसमें ऑनबोर्ड ईंधन उत्पादन और इसके दहन दोनों शामिल हैं। एक उदाहरण के रूप में एमजीओ का उपयोग करते हुए, यदि आप एमजीओ पर 50% की औसत तापीय ऊर्जा दक्षता के साथ 2-स्ट्रोक डीजल इंजन चलाते हैं, तो आपको प्रोपेलर के साथ 1 यूनिट की आपूर्ति करने के लिए इंजन को 2 यूनिट ऊर्जा की आपूर्ति करने की आवश्यकता है। एमजीओ उत्पादन (कुओं, उत्पादन रिग, परिवहन, शोधन, जहाजों को अंतिम वितरण) को जोड़ने का मतलब है कि आप प्रोपेलर पर 1 ऊर्जा इकाई की आपूर्ति के लिए 2.4 ऊर्जा इकाइयों का उपयोग अच्छी तरह से जागने के आधार पर करेंगे। मेरा मतलब है

चित्र 2 से मुख्य अवलोकन हैं: सबसे पहले, ई-ईंधन जीवाश्म ईंधन की तुलना में जीएचजी उत्सर्जन को 100% तक कम करते हैं। दूसरा, इन ई-ईंधन के उत्पादन के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और यदि इन्हें पूरी तरह से समुद्री परिवहन में तैनात किया जाता है, तो ई-हाइड्रोजन और ई-अमोनिया के मामले में, वैश्विक ऊर्जा उपयोग में समुद्री परिवहन का हिस्सा बढ़ जाएगा। यह लगभग 3% से दोगुना हो जाता है। 6% और हाइड्रोकार्बन के साथ ई-ईंधन लगभग तीन गुना बढ़कर 9% हो गया। तीसरा ई ईंधन उत्पादन करने के लिए महंगा है, और यहां तक ​​​​कि अगर बिजली टैरिफ लगभग 60 अमरीकी डालर/मेगावाट पर बहुत सस्ती है, तो जहाज की कुल वार्षिक लागत ई हाइड्रोजन और ई अमोनिया, ई एलएनजी और मेथनॉल के साथ ई ट्रिपल के लिए दोगुनी हो जाती है। और ई डीजल।

एक उदाहरण के रूप में, एक सूखे बल्क सुप्रामैक्स पोत (63,000dwt) की कुल वार्षिक लागत लगभग 6 MUSD है जब पारंपरिक ईंधन (Capex + Opex + ईंधन) पर संचालित होता है, हाइड्रोजन या ई-अमोनिया के लिए लगभग 12 MUSD, और लगभग 18 MUSD के लिए ईंधन। यह एमयूएसडी होगा। ई-एलएनजी, ई-मेथनॉल, ई-डीजल। माल की कीमतों में ऐतिहासिक रूप से बड़े उतार-चढ़ाव के कारण, बाजार अभी भी उच्च माल ढुलाई दरों का भुगतान करने को तैयार हो सकता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि 2050 तक अक्षय ऊर्जा की लगातार कमी होने का अनुमान है। क्या मुझे अन्य क्षेत्रों में नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग करने से अधिक GHG कटौती मिल सकती है?” यह मूल रूप से शेल सलाह है जो आपको पहले आसान उपलब्धियों को चुनने के लिए कह रही है।चौथे IMO GHG सर्वेक्षण के अनुसार, समुद्री परिवहन से 1,056 मिलियन टन CO का उत्सर्जन हुआ2 2018 में, इसने लगभग 330 मिलियन टन ईंधन जला दिया, जो कि 14 एक्जूल में तब्दील हो जाता है। केवल यह मानते हुए कि पारंपरिक ईंधन पर ई-ईंधन पर ऊष्मा इंजन की दक्षता उतनी ही है, जितनी नवीकरणीय ऊर्जा की आवश्यकता है:

ई-अमोनिया: 14EJ * 4.2/2 = 29EJ; ई-डीजल: 14EJ * 7.1/2 = 50EJ

अनिवार्य रूप से, 29 ईजे आज दुनिया के नवीकरणीय बिजली उत्पादन जितना बड़ा है, और उतना ही जितना दुनिया के कोयले से चलने वाले बिजली उत्पादन को बदलने के लिए आवश्यक होगा। इसके अलावा, अगर पहले 29 ईजे ने कोयले से चलने वाली पीढ़ी को बदल दिया, तो अगला 21 ईजे प्राकृतिक गैस पर आधारित सभी पीढ़ी को बदलने के लिए पर्याप्त होगा। चित्र 3 समुद्री संचालन के लिए ई-ईंधन का उत्पादन करने और वैश्विक बिजली उत्पादन को डीकार्बोनाइज करने के लिए 29-50 ईजे का उपयोग करने की जीएचजी कमी क्षमता को दर्शाता है।

यहां कम अनुमान ई-अमोनिया पसंद का ईंधन और ई-डीजल पसंद का ईंधन होने पर आधारित है। उच्च और निम्न CO मानों के बीच का अंतर है2 समकक्ष यह शब्द ऊर्जा उपयोग के अंतर से छोटा है क्योंकि CO बड़ा हो जाता है।2 समकक्ष बिजली उत्पादन में गैस की जगह कोयले की जगह लेने पर कमी। किसी भी मामले में, अक्षय ऊर्जा को 2050 तक एक दुर्जेय संसाधन होने का अनुमान है, इसलिए यदि ग्लोबल वार्मिंग को रोक दिया जाता है, तो हम इसे समुद्री परिवहन के लिए ई-ईंधन के उत्पादन पर बर्बाद नहीं कर सकते। सिर्फ इसलिए कि बिजली क्षेत्र को डीकार्बोनाइज करने के लिए अक्षय ऊर्जा का उपयोग समुद्री संचालन के लिए ई-ईंधन का उत्पादन करने की तुलना में 7-10 गुना जीएचजी कटौती प्रदान करता है। इसके अलावा, ई अमोनिया के लिए गुणक 7 से अधिक है, जो यहां निचली सीमा का प्रतिनिधित्व करता है। यह आवश्यक ईंधन वितरण बुनियादी ढांचे के निर्माण से बड़ी मात्रा में जीएचजी उत्सर्जन के साथ-साथ बंदरगाहों और बंदरगाहों पर अमोनिया को संभालने से जुड़ी सभी स्वास्थ्य और सुरक्षा चिंताओं के कारण है। बोर्ड पर सामान्य।

चटनी: सिंटेफ


Leave a Comment