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船舶前沿——船舶尾氣排放監管方向

2024-02-02科學

船舶尾氣處理監管領域

船舶尾氣排放預處理一直是比較火的一個研究方向,隨著限硫令、限氮令、限碳令等強制性法規相繼出台,與之對應的脫硫塔、選擇性催化還原(SCR)、碳捕捉器材等相繼出現。低硫油、甲醇、氨等新燃料也逐漸進入船東視野,但是這些改變的成本相比於之前都非常高,與之帶來的監管難題。

船舶尾氣處理監管領域最新成果

最新論文:港口區船舶排放估算分析模型

1.摘要

港口地區的密集航運活動被認為是海事部門的主要問題之一,這對氣候變遷和當地空氣質素產生負面影響。因此,編制船舶排放的燃燒氣體詳細清單應能更準確地概述排放水平,這可作為分析對港口社區影響的基礎,並導致制定更好的環境措施。

因此,本研究的目的是 開發一個適應力強且相關的分析模型 ,該模型能夠將綜合方法與大型船舶運動和技術細節數據庫相結合,以提供大型港口地區與船舶有關的明確排放估計。

考慮到克羅地亞缺乏包括上述方法在內的研究,以及對港口空氣汙染物的監測不足,該模型被用於為克羅地亞最繁忙的客運港口斯普利特港編制初步總體排放清單。

在該模型中,將自下而上的邏輯和基於能源的方法套用於來自AIS的詳細技術和近乎即時的航運數據 ,建立了城市港口盆地航運排放的首個高密度空間和時間概覽。

結果顯示, 不同船型和作業模式之間的季節性波動較大,排放量差異較大 。因此,該分析提出了一個問題,即未來需要開發和實施一個可延伸的系統,該系統將對船舶和港口地區空氣汙染的重要特征提供更透明和更有效的概述。

船舶排放尾氣成分

盡管航運被廣泛認為是最可持續的運輸方式,因為單次運輸可以運載大量貨物,但在運輸過程中,大量的船用燃料被用於推進。船舶發動機能量轉換和燃燒的內部過程 主要產生空氣汙染物(APS),如硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、顆粒物(PM)、一氧化碳(CO)和揮發性有機化合物(VOC)以及二氧化碳(CO2)、甲烷(Cp)和一氧化二氮(N2O),被認為是溫室氣體(GHGs) 。雖然人為溫室氣體是導致全球暖化和氣候變遷不利影響的原因,但燃料燃燒釋放的其他空氣汙染物對城市地區的人類健康有嚴重影響。據記載,暴露於PM2、SOx、NOx、CO和VOC與呼吸系統疾病、心血管疾病、肺癌和過早死亡有關。 鑒於世界貿易的70%至80%是海運,海上運輸對人為排放有很大貢獻。

海事組織關於船舶尾氣規定

  1. 劃分船舶和排放控制區(ECA) 【防汙公約】附則6生效的主要目的是透過制定適用於 船舶和排放控制區(ECA)的嚴格燃 料質素和排放控制法規來 減少硫氧化物、氮氧化物、揮發性有機化合物和顆粒物的排放。
  2. SOx和NOx限制令 根據修訂後的【防汙公約】附則6,自2020年1月1日起,全球硫含量上限降至0.50%(按質素百分比計算),而排控制化合物中的含量降至0.1%m/m。NO逐漸降低船用柴油發動機的排放透過三層系統進行調節。剛性較低的Tier 1適用於2000年1月1日或之後建造的船舶,Tier 2適用於2011年1月1日或之後建造的船舶,而最苛刻的Tier 3則適用於2016年1月或2021年1月之後建造並在ECA中營運的船舶的NOx排放。預計SOx和NOx的措施也應減少釋放到大氣中的PM和VOC的數量
  3. 關於溫室氣體的減排 ,國際海事組織在【防汙公約】附則6中增加了新的第4章,其中提供了兩項重要措施。在第一個名為能效設計指數(EEDI)的指數中,新船必須符合最低強制效能效效能水平,並隨著時間的推移透過不同的階段增加。船舶能效管理計劃(SEEMP)是一種營運措施,旨在建立一種機制,以具有成本效益的方式提高船舶的能源效率。

港口區船舶排放傳統計算方法

1.計算港口船舶排放很重要, 港口和高分辨率航運排放清單的重要性,詳細的空氣汙染研究結果應揭示更準確的排放水平,這些排放水平可以用作分析對港口社區影響的基礎,從而制定更好的環境措施。

2,傳統計算方法,

為了更準確地計算空氣汙染物的數量,應該在包含相關運輸資訊的大型數據集上套用自下而上的基於能源的方法。

國際海事組織(IMO)第V/19號條例要求在300 GT(GT)的商船和所有客船上安裝自動辨識系統(AIS),該系統提供了有關船舶及其運動的近乎即時的數據。因此,人們註意到港口自下而上的基於能源的氣體排放清單有所增加, 這表明透過將高分辨率數據與適當的方法相結合,可以獲得港口船舶空氣汙染的連貫估計。系統評價表明,自下而上的方法在分析80個不同港口的船舶相關排放的論文中經常被使用,其中主要套用基於能源的方法

3.缺點, 然而,由於自下而上的方法需要大型數據庫,因此 計算排放量是一項復雜且耗時的操作,尤其是在沒有系統地處理估算的情況下。

研究方法

本研究的重點是開發一個適應力強且相關的分析模型,該模型能夠將綜合方法與大量航運數據相結合,從而在大型港口區域產生清晰的與船舶相關的排放估算。 (妥妥的大數據處理) 考慮到克羅地亞缺乏包括上述方法在內的研究,以及對港口空氣汙染物的監測不足,該模型被用於為克羅地亞最繁忙的客運港口斯普利特港制定初步的總體排放清單。具有高時空分辨率的清單可以作為制定排放控制戰略的基礎。

總結

妥妥的大數據處理技術實踐,透過自動辨識系統(AIS),計算到港距離和船舶種類,每個種類賦值,然後總體統計船舶排放物每種在港口的總體分布。一個挺實用的評估方法

參考文獻

Boji´c, F.; Gudelj, A.; Bošnjak,R. An Analytical Model for EstimatingShip-Related Emissions in Port Areas.J. Mar. Sci. Eng. 2023, 11, 2377.https://doi.org/10.3390/jmse11122377