图源/三菱重工

随着“零碳意识”的加强，对于工业产生的二氧化碳的捕集、存储成为各行业的要务，海事界对液态二氧化碳(LCO2)运输船的关注也提升到了前所未有的全新高度。而为满足绿色航运需求，很多绿色技术也应用其中。

迅速进入大型化阵列

2024年4月，中国船舶集团有限公司旗下大连船舶重工集团有限公司(简称大连造船)为壳牌(Shell)、道达尔能源(Total Energies)和Equinor联合成立的合资公司北极光(Northern Lights)建造的全球首制7500立方米LCO2运输船1号船、2号船出坞。正式交付后，两船将应用于欧洲二氧化碳捕集及储存计划，收集欧洲工业产生的二氧化碳，运至挪威西海岸地区二氧化碳接收端码头加以处理后，注入海底地下2600米处永久封存。

继Northern Lights在大连造船订购2艘7500立方米LCO2运输船后，2023年9月和12月，大船海工再获2艘分别来自Northern Lights和贝仕集团(Schulte Group)的同型船订单。作为全球首批专业服务于海上二氧化碳运输与碳捕集及存储业务的船舶，这些运力将为解决陆地二氧化碳排放做出积极示范。

上述4艘7500立方米LCO2运输船由大连造船自主设计完成，拥有完全自主知识产权，总长约130米、型宽21.2米、结构吃水8米，配置由江苏华滋能源工程有限公司(简称华滋能源)自主研发的中压低温独立C型货罐，单罐舱容3750立方米，设计压力19barg，可耐零下35摄氏度低温，满足船舶在北欧寒冷地区的航行需要。华滋能源采用实体有限元单元对货罐进行疲劳分析，此外联合相关企业开发专用高强钢板和配套焊接材料，精心制定的焊接和热处理工艺满足了相关船级社对裂纹尖端张开位移(CTOD)值的最严苛要求。该型船舶主机配置液化天然气(LNG)与船用轻柴油(MGO)两种燃料，高压燃气供应系统(FGSS)配套主甲板布置的2个250立方米LNG燃料罐以满足绿色低碳航行需求，船舶硫氧化物和氮氧化物排放水平也满足能效设计指数(EEDI)第三阶段要求。

除可使用清洁能源外，融入清洁技术解决方案也是一种可以最大限度实现船舶绿色航行、降本节能的途径。据悉，这4艘船舶除装有空气润滑系统外，还配备由挪世航力(Norsepower)研发的筒转帆。

除了为7500立方米LCO2运输船设计的货罐，华滋能源还成功开发了更大舱容的低压货罐解决方案，例如12000立方米双叶货罐和30000立方米货罐已获船级社颁发的原则性认可(AiP)证书。华滋能源去年还与相关方签订大型LCO2运输船液货舱用特种材料研发协议，通过材料研究、设计创新、焊接工艺突破等基础技术研发，为20000立方米、40000立方米、80000立方米等各尺度船舶提供可行的关键储运货舱方案。

而大型LCO2运输船市场正是一个全新且竞争激励的领域。

去年年底，大连造船在第21届中国国际海事技术学术会议和展览会上正式发布12000立方米及20000立方米LCO2运输船船型设计，并获船级社颁发的AiP证书。12000立方米LCO2运输船在实船产品基础上进行扩容升级，在保持中压储舱技术优势前提下，显著提升船舶运输能力，其储舱和液货系统技术成熟、船型尺度适中、适港性强，市场优势明显。20000立方米LCO2运输船是大连造船以新型高强度低温钢和货物系统为突破口，成功研发的低压船型，为LCO2运输船的大型化发展提供了全新路径。

低压设计为LCO2运输船大型化提供了空间。船舶大型化非常重要，大舱容LCO2运输船不仅可以更有效地运输二氧化碳，还能减少航行次数、提高整体效率。结合应对气候变化和有效实施碳捕获所需的二氧化碳运输规模来看，这一点非常重要。睿咨得能源(Rystad Energy)预测，到2030年，市场需要一支由55艘LCO2运输船组成的船队来满足未来碳捕集、利用与封存(CCUS)项目所需。

中国船舶集团有限公司旗下中国船舶及海洋工程设计研究院最新研发的40000立方米LCO2运输船正是瞄准了日趋增长需求。这艘新一代大型LCO2运输船专业服务于CCUS项目，总长239米、型宽30米，配置LNG双燃料主机和轴带发电机，液货系统采用创新的低压方案，同时可兼容运输液化石油气(LPG)和氨，具有较好的营运灵活性和经济性。随着CCUS作为碳中和的有效手段而持续受到高度关注，这艘40000立方米LCO2运输船的成功推出一定会吸引更多船东的极大兴趣。

已获全球最大型船订单

今年4月，世进重工(Sejin)展示了一组总舱容22000立方米的货罐，这对货罐将安装在希腊船东Evangelos Marinakis旗下公司Capital Maritime订造的22000立方米LCO2运输船上。

去年7月，HD现代旗下HD韩国造船海洋(HD KSOE)与Capital Maritime签订2艘22000立方米LCO2运输船建造合同，今年2月，又追加2艘同型船订单。这是目前全球船厂手持LCO2运输船订单中的最大型船，该系列船采用新型钢材料制造的C型货罐，船长159.9米、型宽27.4米、型深17.8米，除LCO2外，还可运输LPG、氨和氯乙烯单体(VCM)等多种液化气体货物等多种液化气货物。HD现代尾浦计划于2025年下半年陆续交付该系列船舶。

为满足减排要求，这4艘LCO2运输船采用氨燃料预留设计，以便未来转换为氨燃料，从而实现碳中和运营。另悉，Capital Maritime目前还在参与HD现代尾浦进行的30000立方米LCO2运输船项目研发。

为适应未来不同商业模式的市场运输需求，HD KSOE其实在几年前就与相关方开始共同研发中压12000立方米、低压22000立方米和30000立方米LCO2运输船，并获40000立方米LNG双燃料LCO2运输船AiP证书。2022年6月，HD现代对货物存储和操作系统进行升级，与相关方合作开发的74000立方米LNG双燃料LCO2运输船获AiP认证，该船船长约284米、型宽约42米，不仅大幅提升了其载货量，而且适航于全球多座港口。

除HD现代外，韩华海洋和三星重工也较早进入40000立方米或更大型LCO2运输船领域。

2023年5月，由大宇造船(DSME)负责船舶基本结构设计及货物装卸系统概念设计的40000立方米LCO2/液氨运输船获得船级社颁发的AiP证书。这是大宇造船继完成12500立方米和70000立方米LCO2运输船设计后，在LCO2运输船建造领域的又一代表作。4个月后，已完成更名的大宇造船(即韩华海洋)与希腊船东Ecolog、英国巴布科克(Babcock)液化气体解决方案供应商Babcock LGE签订联合开发40000立方米LCO2/液氨运输船协议。根据协议，签约方针对船舶航行过程中产生的温室气体进行最小化排放方案研究，以开发更具市场竞争力的LCO2运输船。12月，在完成低压二氧化碳货物运营系统实证测试后，韩华海洋自主研发的LCO2/液氨运输船货运系统、LCO2运输船再液化系统和船载二氧化碳捕集系统(OCCS)获得船级社颁发的AiP证书。

而为了更早服务CCUS项目，2021年，当时的大宇造船还与合作伙伴着手研发了舱容70000立方米LCO2运输船，这使其成为全球首次正式公开开发超大型LCO2运输船的船企，在此之前，该船企甚至还曾对10万立方米LCO2运输船船型进行过概念性研究。

2023年6月，三星重工推出的一型40000立方米LCO2运输船获得船级社颁发的AiP证书，该型船优化了货载空间和船舶性能，采用适用于大型罐体的高强度低温材料独立双叶C型货罐，以确保其在低温环境下也能有足够的强度和耐久性，再液化系统可将汽化的二氧化碳冷却并送回罐中。LCO2密度高于LNG，因此需要对货舱、储罐和支撑结构的结构安全进行更深入验证。为该船出具AiP证书的船级社通过评估高压力区域的结构强度和疲劳强度分析，证明了该型LCO2运输船的安全可靠性。

交付全球首艘CCUS项目用船

虽然中国和韩国在大型LCO2运输船研发方面处于领先，但全球首艘专用于CCUS项目的LCO2运输船实船却来自日本。

2021年初，新来岛造船(Sanoyas)与其合作伙伴上野(Transtech)共同推出的LCO2运输船取得全球首个该类船AiP证书。该船型在二氧化碳货舱前配备一个专门用于二氧化碳压入的系统，可满足海床封存需求，主推进系统采用双轴全回转推进方式，船尾设计为可以减少船体阻力的Buttock-Flow型，既满足海上进行二氧化碳封存作业所需的位置稳定要求，又保证了适合远洋航行的推进性能。

2023年11月，由三菱重工集团旗下三菱造船建造的世界上第一艘用于CCUS项目的LCO2运输试验船“EXCOOL”交付。“EXCOOL”船长约72米、型宽约12.5米、吃水4.55米，舱量1450立方米。该船船东为山友汽船，是日本经济产业省下辖新能源产业综合开发机构(NEDO)“CCUS研究开发和示范项目/苫小牧CCUS大规模示范试验/二氧化碳运输示范试验/二氧化碳船舶运输相关技术开发及示范试验”项目的一部分，由共同实施NEDO项目的GAS LINE租赁，通过二氧化碳运输示范试验收集和分析运行数据，以帮助日本更好地参与未来CCUS项目和二氧化碳海上运输，建立大舱容、长距离的LCO2海运技术。

除“EXCOOL”外，三菱造船还与商船三井合作完成了LCO2/液氨运输船概念研究，从而满足市场对这两种液货运输的增长需求。随着船舶绿色化发展，氨将被广泛应用于燃料，而LCO2运输船则会在CCS和CCUS价值链中发挥至关重要的作用。三菱造船与商船三井的合作项目可在去程时运载液氨，返程时运载液态二氧化碳，较常规单一特定液体货物运输船返程空载情况而言，该船全航程运输效率优势明显。据悉，该LCO2/液氨运输船舱容约50000立方米。

在此基础上，三菱造船、日本造船、三井物产和三菱商事就远洋LCO2运输船开展合作研究签署谅解备忘录，旨在通过二氧化碳的大规模海上运输来完成将从2028年起在日本启动二氧化碳捕集与封存(CCS)项目。目前日本造船已开始与三菱造船讨论联合开发项目，首船订单或于2027年下水。

除此之外，商船三井还与马来西亚合作伙伴就在亚太地区推进LCO2运输船的商业化部署签署协议，未来面向不同营运场景投入14000立方米和87000立方米LCO2运输船。

三菱造船与日本邮船联合开发的LCO2运输船也已获得船级社颁发的AiP证书。同样，这艘LCO2运输船也在去程将氨运至相应的火力发电厂，返程再将火力发电厂排放的二氧化碳运送到指定的存储地点。

与日本相似，欧洲也对服务于CCUS的LCO2运输船有更多需求。北欧地区CCUS项目颇多，因此出现了专门为欧洲水域航行设计的新型LCO2运输船。

丹麦船舶设计公司Knud E Hansen设计的LCO2运输船采用C型货罐和高效的气体再液化技术，配备2台双艉鳍对转螺旋桨推进系统设计，不仅大幅节省燃料、提高效率，船舶动力定位系统还有助于保持位置稳定。不久前，德国内河航海企业HGK Shipping也宣布为欧洲水道建造一种新型LCO2/液氨运输船，该船船长约135米、型宽约17.5米，液货装载量明显大于目前欧洲内河水域同尺度气体运输船。重要的是，这艘LCO2/液氨运输船具备还采用了氨预留设计，这让负责全球工业绿色化的载体有了更绿色的体现。

需要说明一点，中压方法液化虽可与很多码头的储存设施兼容，但是这种选择对船舶设计造成一些限制，导致货载总量变小，进而增加船舶尺寸。这对于运输需求高且通航水域复杂的国家或地区而言，效率显然不佳。

需求相似者因此有了更广泛合作，尤以日本邮船眼界更广。2022年，日本邮船与挪威船舶运营商Knutsen成立合资公司Knutsen NYK Carbon Carriers(KNCC)，利用Knutsen开发的PCO2货罐系统(后由KNCC升级为LCO2-EP货罐系统)在全球范围内进行液化二氧化碳海上运输和存储的商业开发。相关资料显示，LCO2-EP货罐系统基于气瓶型二氧化碳密封系统，在环境温度0-10摄氏度和高达40巴压强的情况下将二氧化碳下储存在垂直堆叠的较小直径管段中，而非低温储存于大型货罐。这可降低了压力变化风险，从而避免干冰形成，并消除部分或满载工况下的晃荡效应。由于不需要冷却到低温，LCO2-EP货罐系统使二氧化碳在封存之前更容易得到处理。另外这种概念具有可扩展性，在运载量方面提供了很大灵活性，未来或将助力LCO2运输船市场进一步发展。