फ्यूचर शिप फ्यूल्स: स्मोक के जरिए कट

© जैगस आरए / एडोबस्टॉक

जहाज के मालिक तेजी से जटिल निवेश निर्णयों का सामना करते हैं क्योंकि वे कम-कार्बन भविष्य के लिए सबसे कुशल पाठ्यक्रम नेविगेट करने का प्रयास करते हैं। जब से IMO ने 2030 और 2050 के लिए उद्योग के महत्वाकांक्षी उत्सर्जन-घटाने के लक्ष्य को निर्धारित किया है, मालिकों को भविष्य के ईंधन और प्रौद्योगिकियों के बारे में जानकारी के साथ बाढ़ हो गई है, जो अंततः उनके बेड़े के कार्बन पैरों के निशान को कम कर सकते हैं या नहीं कर सकते हैं।

कुछ नई प्रौद्योगिकियां वादा करती हैं, लेकिन उनमें से बहुत से दिन-प्रतिदिन की व्यवहार्यता अप्रमाणित रहती है; कई संभावित ईंधनों के लिए भी यही कहा जा सकता है। दोनों के लिए, परिपक्वता समयरेखा व्यापक रूप से संभावित समाधानों के रूप में भिन्न होती है। फिर भी, यह इन अनिश्चित समयों में है कि कुछ मालिक अब खुद को नए जहाजों के लिए दीर्घकालिक निवेश निर्णयों का सामना कर रहे हैं।

हालाँकि, निर्णय कम जटिल लग सकते हैं क्योंकि वे प्रतीत होते हैं। उपलब्ध ईंधन समाधानों का स्पेक्ट्रम व्यापक है, लेकिन प्रत्येक जहाज पर प्रौद्योगिकी की जांच करने में - इंजन, ईंधन आपूर्ति प्रणाली, भंडारण, रोकथाम, आदि, - टैक्सोनोमी उत्पन्न होती हैं जिनका उपयोग निर्णय लेने को आसान बनाने के लिए किया जा सकता है।
एक बार वर्गीकृत किए जाने के बाद, सभी सक्षम तकनीकों (ईंधन सहित) को परिपक्वता (बाजार के लिए तत्परता) और कार्बन-कम करने की क्षमता का आकलन छोटे, मध्यम और लंबे समय तक करने की आवश्यकता है।

प्रभावी रूप से, 2030 और उसके बाद के तीन ईंधन मार्ग हैं: एलएनजी, या 'लाइट गैस' मार्ग; एलपीजी / मेथनॉल (या शराब) 'भारी गैस' मार्ग; या 'जैव / tसंश्लेषक ईंधन' मार्ग। इनमें से कोई भी परस्पर अनन्य नहीं है।

पहले दो प्रौद्योगिकी परिवारों के पास पहले से ही उत्सर्जन को कम करने वाले समाधान उपलब्ध हैं लेकिन, मोटे तौर पर, सबसे व्यावहारिक, कार्बन-'नेटरल 'और' शून्य 'कार्बन समाधान विकास में बने हुए हैं।

शायद सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि सही तकनीक का चयन मुख्य रूप से दो प्रमुख मानदंडों से प्रभावित होना चाहिए: (i) पोत का प्रकार और (ii) इसका ऑपरेटिंग प्रोफाइल, यानी कि यह कहां और क्या व्यापार करेगा।

लाइट गैस मार्ग
आम तौर पर, ये अपेक्षाकृत उच्च ऊर्जा सामग्री और छोटे अणुओं की विशेषता वाले ईंधन होते हैं; उन्हें व्यापक रूप से अधिक मांग, मुख्य रूप से क्रायोजेनिक, ईंधन-आपूर्ति और भंडारण प्रणालियों की आवश्यकता होती है।

'लाइट गैस' परिवार में एलएनजी (तरल मीथेन) और जैव-मीथेन (जैव-एलएनजी और जैव-प्राकृतिक गैस [बीएनजी] रूप) शामिल हैं; बाद के परिवार के उत्पादन को बढ़ाने की जरूरत है और इससे पहले कि यह एक व्यवहार्य वाणिज्यिक ईंधन बन जाए, प्रौद्योगिकियों को विकसित किया जाए।

एलएनजी एक अपेक्षाकृत परिपक्व कम कार्बन ईंधन है, अगर मिथेन स्लिप के प्रभाव को नहीं माना जाता है, तो कार्बन फुटप्रिंट को लगभग 20% कम कर देता है। इसी तरह, जैविक स्रोतों से प्राप्त बायो-मीथेन को कार्बन, न्यूट्रल ’माना जा सकता है, अगर मीथेन स्लिप को नहीं माना जाता है।

एलएनजी और बीएनजी के लिए, मीथेन स्लिप को कम करना भविष्य के ईंधन के रूप में उनकी व्यावसायिक क्षमता के लिए महत्वपूर्ण है, यही वजह है कि उद्योग सक्रिय रूप से संबंधित उत्सर्जन नियंत्रण प्रौद्योगिकियों की एक श्रृंखला विकसित करने की कोशिश कर रहा है। उनके बिना, ईंधन के रूप में एलएनजी का उपयोग करना, कुछ मामलों में, वास्तव में भारी ईंधन तेल या समुद्री गैस तेल (एचएफओ, एमजीओ) के सापेक्ष शिपिंग से सीओ 2 उत्पादन में वृद्धि कर सकता है।

टैंक-टू-वेक परिप्रेक्ष्य से - पोत के भीतर एलएनजी की खपत-उच्च दबाव डीजल चक्र इंजन पहले से ही नगण्य या बिना मीथेन पर्ची के साथ काम करते हैं। और विकास की तकनीकें हैं और परीक्षण के शुरुआती चरणों में - मीथेन स्लिप फिल्टर, कैटेलिटिक कन्वर्टर्स, आदि, - जो अंततः पूरे एलएनजी-उत्पादन श्रृंखला में कार्बन आउटपुट को कम कर सकते हैं।

इसकी वर्तमान स्थिति में इसकी अपेक्षाकृत सीमित CO2 को कम करने की क्षमता को देखते हुए, यह आसान और गलत होगा - LNG को 2030 के उत्सर्जन-घटाने के लक्ष्यों को पूरा करने के मार्ग में सिर्फ एक योगदानकर्ता के रूप में देखना। इसकी क्षमता, दिए गए समय से अधिक हो सकती है।

यदि बायो-मीथेन या इलेक्ट्रो-मीथेन (नीचे इलेक्ट्रो / सिंथेटिक सेक्शन देखें) ईंधन मध्यम अवधि में वाणिज्यिक पैमाने पर व्यवहार्य साबित होता है, तो एलएनजी के वर्तमान कार्बन उत्पादन को ईंधन मिश्रण के अनुपात में और कम किया जा सकता है। बीएनजी या इलेक्ट्रो-मीथेन ईंधन संभावित रूप से कार्बन न्यूट्रल हैं और वर्तमान में इन समाधानों की खोज के लिए महत्वपूर्ण उद्योग निवेश है।

एक समय के दृष्टिकोण से, लाइट गैस मार्ग के अंत में हाइड्रोजन है, जिसे वाणिज्यिक समुद्री ईंधन के रूप में व्यवहार्य साबित करने के लिए कम से कम एक दशक की आवश्यकता होती है; और वह शायद महत्वाकांक्षी है। रास्ते में बहुत सारी तकनीकी बाधाएं हैं, सबसे बड़ा भंडारण है। समुद्री प्रणोदन के लिए हाइड्रोजन का उपयोग करने के लिए सबसे प्रभावी तरीके की पुष्टि करने के लिए आगे के शोध की भी आवश्यकता है: ईंधन कोशिकाएं और गैस टर्बाइन संभावित समाधान हैं, लेकिन वे परिचालन व्यवहार्यता, या लागत-प्रभावशीलता से एक लंबा रास्ता तय करते हैं।

यद्यपि हाइड्रोजन व्यवहार्यता से प्रकाश-गैस परिवार का सबसे दूर है, लेकिन यह महत्वपूर्ण वादा करता है। इसमें सबसे कम ऊर्जा घनत्व (प्रति मात्रा ऊर्जा) हो सकता है, लेकिन अब तक सबसे अधिक ऊर्जा सामग्री (प्रति वजन ऊर्जा) है; एक इकाई LNG या HFO के बराबर मात्रा की ऊर्जा का तीन गुना वितरण करेगी। यह एक शून्य-कार्बन समुद्री ईंधन हो सकता है, लेकिन इसे व्यावहारिक समाधान बनाने के लिए महत्वपूर्ण तकनीकी प्रगति की आवश्यकता है।

हैवी गैस पाथवे
आम तौर पर, इन ईंधनों में प्रकाश-गैस परिवार की तुलना में भारी, अधिक जटिल अणु और कम तुलनात्मक ऊर्जा सामग्री होती है और उनकी ईंधन आपूर्ति और भंडारण की स्थिति कम होती है।

भारी गैस ईंधन में तरल पेट्रोलियम गैस (एलपीजी), मेथनॉल (और इथेनॉल, शराब परिवार के हिस्से के रूप में), जैव-मेथनॉल और अंततः, अमोनिया शामिल हैं। ईंधन के रूप में प्रयुक्त, अपने वर्तमान रूप में मेथनॉल CO2 उत्पादन को लगभग 10% कम कर देता है; यदि वे व्यावसायिक पैमाने पर उपलब्ध हो जाते हैं, तो जैव-मेथनॉल और इलेक्ट्रो-मेथनॉल कार्बन तटस्थ हो सकते हैं।

क्योंकि इनमें से कुछ ईंधन में बहुत कम ऊर्जा सामग्री होती है, वे केवल सीमित प्रकार के जहाजों, ट्रेडों और मार्गों के लिए अनुकूल हो सकते हैं; एक जहाज के विशिष्ट ट्रेडिंग लूप पर कई ईंधन बनाने की क्षमता आवश्यक हो सकती है। अपवाद एलपीजी है, जिसका उपयोग एलएनजी के रूप में तेजी से परिपक्व नहीं हुआ है, क्योंकि इसमें उत्सर्जन को कम करने की क्षमता कम है, और विभिन्न सुरक्षा चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।

परिपक्वता के संदर्भ में, जैसे एलएनजी, एलपीजी और मेथनॉल पहले से ही वर्तमान तकनीकी-लॉजी मिश्रण का हिस्सा हैं; उनके जैव-व्युत्पन्न मध्यम अवधि के विचार हैं, क्योंकि प्रौद्योगिकियों के परिपक्व होने और ईंधन के उत्पादन के लिए शिपिंग की प्रतीक्षा की जाती है।

अमोनिया-ईंधन वाले इंजन वर्तमान में उपलब्ध नहीं हैं और पहले डिलीवरी के लिए एक और 3 से 4 साल की आवश्यकता होगी। पहला मूवर्स अमोनिया वाहक समुदाय से आ सकता है। यदि उत्पादन के दौरान नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग किया जाता है, तो अमोनिया संभावित रूप से एक शून्य-कार्बन ईंधन है, जो लागत को जोड़ता है। इसकी क्षमता ने अमोनिया-ईंधन वाले फीडर जहाजों के लिए हाल के डिजाइन का अनावरण किया है।

हालांकि, ईंधन की व्यावसायिक आपूर्ति के लिए व्यापक आपूर्ति-पक्ष बुनियादी ढांचे का निर्माण किया जाना चाहिए - और नए, कड़े सुरक्षा नियमों को लागू किया गया है - इसलिए, व्यावहारिक उपयोग केवल लंबी अवधि में माना जाता है।

जैव / सिंथेटिक मार्ग:
ये ईंधन हैं जो जैव-व्युत्पन्न कच्चे माल और स्रोतों के माध्यम से उत्पादित होते हैं। सिद्धांत रूप में, तरल रूप में, उनकी स्थिरता डीजल तेल के बहुत करीब है, जो नई जहाज पर प्रौद्योगिकियों की संख्या को कम कर सकती है जिन्हें उनके उपयोग के लिए विकसित करने की आवश्यकता होगी, साथ ही साथ वर्तमान जहाज डिजाइनों में कोई भी बदलाव होगा।

वर्तमान में, सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला बायोडीजल है, या फेम (फैटी एसिड मिथाइल एस्टर), जो कि समुद्री ईंधन मिश्रणों के लिए नवीनतम आईएसओ (8217/2017) विनिर्देश का हिस्सा है और सभी तेल की बड़ी कंपनियों द्वारा पेश किया जा रहा है। मानक ईंधन मिश्रण में 7% बायोडीजल की अनुमति देता है, लेकिन कुछ जहाज निर्माता 20-100% से अमीर मिश्रणों का परीक्षण कर रहे हैं।

क्योंकि उनके उत्पादन का पर्यावरण पर प्रभाव पड़ता है (जीवन चक्र उत्सर्जन को कम करने की उनकी क्षमता को सीमित करते हुए) और वे खाद्य फसलों के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं, जैव ईंधन की यह पहली पीढ़ी विवादास्पद है

एक अन्य प्रस्तावित जैव ईंधन एचवीओ (हाइड्रो-ट्रीटेड वनस्पति तेल) है, जिसमें एमजीओ के समान एक उच्च ऊर्जा सामग्री है। एचवीओ को मौजूदा रिफाइनरियों में उत्पादित किया जा सकता है जहां जल-उपचार होता है। अंतिम उत्पाद बहुत अच्छा गुण और ऑक्सीकरण के कम जोखिम के साथ एक महत्वपूर्ण स्थिर ईंधन है।
ईंधन के जैव / सिंथेटिक परिवार में गैस-से-तरल, या जीटीएल, किस्में शामिल हैं, जो कार्बन कैप्चर और इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से उत्पादित होती हैं, या बायोमास से तरल ईंधन, जैसे कि मेथनॉल या डीजल में उत्पन्न होने वाले सिनेगस के रूपांतरण।

ये ईंधन जहाज मालिकों के लिए लंबे समय तक चलने वाले विकल्प हैं। हालाँकि, क्योंकि वे 'प्लग-एंड-प्ले' समाधान (ड्रॉप-इन जैव ईंधन) हो सकते हैं जो पूंजीगत व्यय को कम कर देंगे, विद्युत-सिंथेटिक ईंधन प्रमुख राष्ट्रीय और क्षेत्र-केंद्रित शिपिंग संगठनों द्वारा सक्रिय रूप से पता लगाया जा रहा है।
लंबी अवधि में, दूसरी और तीसरी पीढ़ी के जैव ईंधन (जैसे, अपशिष्ट बायोमास, लिंगोकेलुलोज [वुडी प्लांट फाइबर] या शैवाल) से भी ईंधन की मात्रा के साथ अंतरराष्ट्रीय शिपिंग प्रदान करने की क्षमता है जो इसकी वार्षिक आवश्यकताओं से अधिक है।

भविष्य-प्रूफिंग शिप-डिज़ाइन:
कई मध्य और दीर्घकालिक समाधानों के लिए परिपक्वता समयसीमा के साथ वर्तमान में बहुत तरल है, नए जहाजों के डिजाइन को भविष्य में प्रूफ करने का एक तरीका है, जैसे कि विद्युत ड्राइव और / या प्रणोदन। यदि कोई मालिक इलेक्ट्रिक ड्राइव का विरोध करता है, तो ऑनबोर्ड बिजली का उत्पादन ईंधन अज्ञेय बन जाता है; यह ईंधन कोशिकाओं, बैटरियों - या किसी भी संयोजन से हो सकता है - या एलएनजी, या मेथनॉल पर चलाया जा रहा एक इंजन, उदाहरण के लिए।

जब / यदि किसी घटक को बाद की तारीख में अपग्रेड करने की आवश्यकता होती है, तो उसके पास पहले से ही एक इलेक्ट्रिक ड्राइव स्थापित है। यह उस तरह से है जैसे सबसे उन्नत जहाज मालिक और चार्टर्स भविष्य को देख रहे हैं।

इस तरह, जब / अगर प्रणोदन प्रणाली पुरानी हो जाती है, तो इसे पूरी तरह से प्रतिस्थापित करने की आवश्यकता नहीं है; इंजन को एक और ईंधन जलाने के लिए अद्यतन किया जा सकता है। या, अगर ईंधन सेल प्रौद्योगिकियां अगले 20 वर्षों में पर्याप्त रूप से आगे बढ़ती हैं, तो वे इंजन को बदल सकते हैं, अगर यह आर्थिक समझ में आता है।

दी गई, वर्तमान विद्युत प्रणोदन प्रणाली में कुछ चुनौतियों को पार करना है, लेकिन मालिकों को अभी भी अपने डिजाइनों में विद्युत प्रतिष्ठानों को शुरू करने के लिए अच्छी तरह से परामर्श दिया जाएगा: बिजली उत्पादन या इनपुट; डीजल जनरेटर को कम करें; जनरेटर और प्राइम-मूवर लोड का अनुकूलन करें; और पूरे डिजाइन को अधिक कुशल बनाते हैं। ऐसा करने पर, मालिक अपने बेड़े के कार्बन-फुटप्रिंट को कम करने की दिशा में एक और छोटा कदम उठाएंगे।

लेखक के बारे में

Georgios Plevrakis अमेरिकी नौवहन ब्यूरो में वैश्विक स्थिरता निदेशक है।