Технологии соответствия нормам Tier III по выбросам NOx и взгляд судовладельцев

Судоходная отрасль сталкивается с ужесточающимися нормативами, особенно в части ограничений на выбросы в атмосферу. Нормы Tier III по выбросам оксидов азота (NOx), установленные Международной морской организацией (IMO), стали важным фактором, влияющим на развитие судовых двигателей. В дополнение к требованиям по эффективности двигателей, вводимые законодательные ограничения заставляют судовладельцев и производителей сосредоточиться на снижении выбросов NOx, SOx и CO2.

Согласно Приложению VI к MARPOL, требуется сокращение выбросов NOx на 20% (Tier II) и на 80% (Tier III) по сравнению с нормами Tier I для определённых дат закладки киля и зон эксплуатации. Помимо глобальных стандартов IMO, существуют также местные нормы, такие как регуляции в Европейском союзе (ЕС) и Соединённых Штатах (США), которые расширяют требования к снижению выбросов.

### Технологии снижения выбросов NOx:

#### 1. **Система подачи воздуха высокого давления:**

   - Основой этой технологии является цикл Миллера, который снижает температуру сгорания за счёт раннего закрытия впускного клапана. Это уменьшает формирование NOx. Для сохранения правильного соотношения топливо-воздух требуется более высокое давление наддува, что может быть достигнуто системой двухступенчатого турбонаддува.

   - **Потенциал снижения NOx:** до 50%.

#### 2. **Технология низкотемпературного сгорания:**

   - Увеличение степени сжатия и замедление подачи топлива минимизирует пиковую температуру в камере сгорания, что снижает выбросы NOx. Оптимизированные поршни и форсунки помогают достичь снижения на 10-15% с минимальными потерями топлива.

#### 3. **Система рециркуляции выхлопных газов (EGR):**

   - Переработанные и охлаждённые выхлопные газы снижают соотношение топливо-воздух, уменьшая концентрацию кислорода и снижая уровень выбросов NOx. Однако эта технология несовместима с топливом с высоким содержанием серы (HFO).

#### 4. **Селективное каталитическое восстановление (SCR):**

   - Эта технология вводит мочевину в выхлопные газы, что позволяет сократить выбросы NOx на 90%. Также снижается уровень углеводородов и твёрдых частиц. SCR не влияет на базовую конструкцию двигателя и является одним из самых эффективных методов снижения NOx.

#### 5. **Технологии на двойном топливе и газовые технологии:**

   - Использование сжиженного природного газа (СПГ) или других видов топлива позволяет снизить выбросы NOx на 90% и соответствует стандартам Tier III. СПГ также обеспечивает соответствие нормам по выбросам SOx, что делает его привлекательным вариантом с низкими эксплуатационными расходами.

#### 6. **Технология Wetpac:**

   - В этой технологии вода используется для снижения температуры сгорания и уменьшения выбросов NOx. В концепции **Wetpac H** вода насыщает воздух после компрессора, что снижает NOx на 40%. В концепции **Wetpac E** вода смешивается с топливом перед впрыском, снижая выбросы NOx на 20%.

### Взгляд судовладельцев на выбор технологий

#### Ключевые факторы:

1. **Общая стоимость владения (TCO):** Судовладельцы должны оценивать как капитальные затраты (CAPEX), так и эксплуатационные затраты (OPEX) при выборе технологий.

2. **Пространство на борту:** Некоторые технологии занимают значительное место, что может уменьшить грузоподъёмность судна и повлиять на доходы судоходной компании.

3. **Гибкость топлива:** Возможность работать в зонах NECA и за их пределами является важным фактором.

4. **Рыночная стоимость судна:** Соответствие стандартам Tier III может повысить стоимость судна на вторичном рынке.

Установка технологий, соответствующих стандартам Tier III, может приносить дополнительные выгоды, такие как доступ к схемам поддержки, включая **NOx фонд** (Норвегия), **финскую инвестиционную помощь**, **зелёную инициативу в Гонконге** и **зелёную инициативу Морской Сингапур**.

### Примеры применения технологий

#### Пример 1: Судно PSV (платформенное снабженческое судно)

Судно с двигательной мощностью 7800 кВт и годовой наработкой 6000 часов. Рассмотренные альтернативы включали SCR, EGR, двухступенчатый турбонаддув и системы на двойном топливе.

- **EGR:** Увеличение расхода топлива на 3.9% и повышение затрат на техобслуживание на 50% из-за коррозии.

- **Двухступенчатый турбонаддув + SCR:** Наиболее выгодное решение с точки зрения инвестиционных и эксплуатационных затрат.

#### Пример 2: Судно Ro-Pax (паром)

Судно с мощностью 38 МВт, перевозящее 700 пассажиров и работающее 8000 часов в год. Рассмотренные технологии включали SCR, двухступенчатый турбонаддув и двигатели на СПГ.

- **Двигатели на СПГ:** Наиболее выгодное решение с учётом снижения цены на СПГ и его увеличивающейся доступности.

### Заключение

Доступные технологии для соблюдения норм Tier III включают **common rail**, переменную фазировку клапанов, а также использование СПГ. Выбор между CAPEX и OPEX является важным фактором, но не менее важны гибкость топлива и доступность инфраструктуры. Хотя СПГ является перспективным решением, его внедрение требует создания инфраструктуры для бункеровки и места для хранения топлива на борту.

Технологии снижения выбросов будут продолжать развиваться, учитывая требования к совместимости с различными видами топлива.