Του Καπτ. Γ. Γεωργούλη
Στο παρελθόν αναφερθήκαμε στην πιθανότητα χρήσης της αμμωνίας ως το καύσιμο που μπορεί να βοηθήσει στην επίτευξη του στόχου για μηδενικές εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου (decarbonization) για το 2050 που έθεσε ο ΙΜΟ. Η αμμωνία (NH3) αναγνωρίστηκε ως καύσιμο μηδενικού άνθρακα που μπορεί να εισέλθει στην παγκόσμια αγορά σχετικά γρήγορα, προσφέροντας στους ιδιοκτήτες και στους διαχειριστές πλοίων ένα προφίλ μηδενικών εκπομπών άνθρακα, ανεξάρτητα από την πηγή του καυσίμου. Ως καύσιμο πλοίων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο σε κινητήρες εσωτερικής καύσης όσο και σε κυψέλες καυσίμου, ενώ ο αγώνας ενάντια στον χρόνο για την ανάπτυξη ενός κινητήρα με αμμωνία έχει ξεκινήσει.
Η αμμωνία παράγεται παραδοσιακά από υδρογονάνθρακες, αν και στο μέλλον υπάρχει πιθανότητα της απομόνωσης του άνθρακα στην παραγωγή αμμωνίας για να μειωθεί το αποτύπωμα εκπομπών στην παραγωγή (γαλάζια αμμωνία) ή να παράγεται από ανανεώσιμες πηγές χωρίς τη χρήση άνθρακα, όπως η αιολική ή ηλιακή ενέργεια (πράσινη αμμωνία). Ανεξάρτητα από τον τρόπο παραγωγής της, η αμμωνία διαθέτει σίγουρα την ενεργειακή επάρκεια για να αποτελέσει το επόμενο καύσιμο των πλοίων, με ενεργειακή πυκνότητα περίπου 3 kWh ανά λίτρο (κάπου μεταξύ υδρογόνου και ΥΦΑ ως προς τον όγκο αποθήκευσης ενέργειας). Ωστόσο, κίνδυνοι που ακόμα δεν έχουν μειωθεί στη διαχείρισή της ως καυσίμου, όπως η τοξικότητα, η διαβρωτικότητα, η αργή ανάφλεξη και οι εκπομπές NOx, δεν έχουν ακόμα επιλυθεί, ενώ, αν στα παραπάνω προστεθεί ο μεγάλος όγκος και το βάρος αποθήκευσης, καθιστούν τη χρήση της ως μη επιλέξιμη.
Οι παραπάνω προκλήσεις είναι υπό διερεύνηση, αν και οι απαιτήσεις χειρισμού της αμμωνίας ως φορτίου, όπως οι δεξαμενές από ανοξείδωτο χάλυβα για την εξουδετέρωση των διαβρωτικών ιδιοτήτων της αμμωνίας, είναι γνωστές και εφαρμόζονται από δεκαετίες στη μεταφορά αμμωνίας από πλοία μεταφοράς υγραερίου (LPG).
Όπως τα περισσότερα εναλλακτικά καύσιμα, η αύξηση της παραγωγής σε ποσότητες εμπορικής χρήσης της μπλε ή της πράσινης αμμωνίας μπορεί να διαρκέσει πολλά χρόνια. Επομένως, είναι απίθανο, ουδέτερη από άνθρακα αμμωνία να είναι διαθέσιμη σε αρκετά μεγάλες ποσότητες για να εξασφαλίσει ότι τα πλοία θα μπορούν να λειτουργούν πλήρως με αμμωνία ουδέτερη από άνθρακα.
Η Wartsila προχώρησε στην κατασκευή τετράχρονης μηχανής που χρησιμοποιεί πετρέλαιο, αναμειγνύοντάς το με μικρή ποσότητα αμμωνίας (Εικόνα 1). Κατά την εταιρεία, το σημείο εκκίνησης είναι η χρήση μιας μικρής ποσότητας αμμωνίας, ενώ παράλληλα διατηρείται η ίδια απόδοση στη μηχανή όπως αυτή του πετρελαίου. Στη συνέχεια, αυξάνοντας την αναλογία αμμωνίας, θα καταβληθεί η προσπάθεια προοδευτικά να βελτιστοποιηθεί η απόδοση της μηχανής με αυτό το καύσιμο.
Παραμένουν όμως άλυτα τα παρακάτω ζητήματα:
- Η επίδραση του αυξημένου βάρους της αποθήκευσης καυσίμων. Σε συνδυασμό με τη χαμηλή ενεργειακή πυκνότητα και το χαμηλότερο επιτρεπόμενο όριο φόρτωσης σε σύγκριση με τα τρέχοντα καύσιμα, αυτό θα έχει σημαντικό αντίκτυπο στο εύρος λειτουργίας των πλοίων που τροφοδοτούνται με αμμωνία. Έτσι, ενώ μπορεί να είναι εύκολο να χρησιμοποιηθούν τα πλοία που τροφοδοτούνται με Υγροποιημένο Φυσικό Αέριο(LNG) για την αλλαγή στην αμμωνία, η προετοιμασία για τις επιχειρησιακές επιπτώσεις είναι πιο δύσκολη.
- Οι κανονισμοί δεν έχουν ακόμη προσδιορίσει την πίεση και τη θερμοκρασία στην οποία η αμμωνία πρέπει να αποθηκεύεται στο πλοίο. Η αμμωνία μπορεί είτε να συμπιεστεί είτε να διατηρηθεί σε κρυογονική υγρή μορφή κοντά στην πίεση του περιβάλλοντος. Σύμφωνα με ενδείξεις από τη χρήση της αμμωνίας, στη Wartsila και την εκτίμηση κινδύνου η κρυογονική αποθήκευση θεωρείται ασφαλέστερη κατά την ανάλυση των συνεπειών μιας πιθανής διαρροής.
Eικόνα 1: Δοκιμές ανάφλεξης μηχανής εσωτερικής καύσης που χρησιμοποιεί αμμωνία ως καύσιμο
Πηγή: Wartsila
- Η ανάπτυξη της αμμωνίας ως καυσίμου θα έχει σημαντικό αντίκτυπο στον χειρισμό των καυσίμων πάνω στο πλοίο. Για παράδειγμα, εάν η αμμωνία χρησιμοποιείται ως καύσιμο το οποίο θα αναμειγνύεται με το φυσικό αέριο ή το πετρέλαιο (drop-in) σε πλοίο με μηχανή διπλού καυσίμου (Diesel – LNG), θα πρέπει να υπάρχουν τρεις διαφορετικοί τύποι δεξαμενών καυσίμου και συστημάτων χειρισμού καυσίμων επί του πλοίου LNG, diesel και αμμωνίας.
- Το κόστος για τη χρήση της αμμωνίας ως καυσίμου θα εκτιμηθεί απόλυτα όταν συμπεριληφθεί στον Διεθνή Κώδικα για τα πλοία που χρησιμοποιούν αέρια ή άλλα χαμηλού σημείου ανάφλεξης καύσιμα (International Code of Safety for Ships using Gases or other Low Flashpoint Fuels – IGF) της SOLAS για τα καύσιμα χαμηλού σημείου ανάφλεξης, παρέχοντας μεγαλύτερη σαφήνεια σχετικά με τις απαιτήσεις που πρέπει να συμμορφώνονται. Προς το παρόν, ο κώδικας καλύπτει μόνο το ΥΦΑ και τη μεθανόλη, ενώ δεν υπάρχει μέχρι σήμερα επίσημο χρονοδιάγραμμα για να συμπεριληφθεί η αμμωνία.
Σύμφωνα με τον κώδικα IGF, πρέπει να πραγματοποιηθεί εκτίμηση κινδύνου (Risk Assessment) για να επιβεβαιωθεί ότι έχουν εντοπιστεί όλοι οι κίνδυνοι από τη χρήση του καυσίμου χαμηλού σημείου ανάφλεξης για το προσωπικό του πλοίου, το περιβάλλον και την αντοχή και ακεραιότητα του πλοίου. Αναλυτικότερα περιλαμβάνει:
- Εξοπλισμό εγκατεστημένο στο πλοίο για παραλαβή, αποθήκευση και μεταφορά του καυσίμου σε μηχανή, ηλεκτρομηχανή, λέβητες και άλλα βοηθητικά μηχανήματα.
- Εξοπλισμό για τον έλεγχο της λειτουργίας.
- Εξοπλισμό για ανίχνευση, συναγερμό και έναρξη ενεργειών ασφαλείας.
- Εξοπλισμός εξαερισμού και λειτουργιών εκτός των διαδικασιών.
- Συσκευές και διατάξεις πυρόσβεσης για την προστασία από πυρκαγιά, επαφή με καύσιμα.
- Εξοπλισμό καθαρισμού και αδρανοποίησης αγωγών καυσίμου
Ενώ υπάρχουν πολλοί τομείς ακόμα στους οποίους απαιτείται περαιτέρω σαφήνεια, συμπεριλαμβανομένου του κόστους, της διαθεσιμότητας του καυσίμου, του χειρισμού του καυσίμου στο πλοίο και των κανονιστικών απαιτήσεων, είναι ήδη σαφές ότι οι μηχανές που ήδη κατασκευάζονται είναι σε θέση να χειριστούν την αμμωνία, εάν οι παραπάνω παράγοντες τελικά το καθιστούν ως βιώσιμη επιλογή. Αν τελικά, σε συνδυασμό με το όφελος των μηδενικών εκπομπών, η αμμωνία εισαχθεί ως ένα βιώσιμο εναλλακτικό καύσιμο, μένει να δούμε.
To παρόν άρθρο δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Ναυτικά Χρονικά, τεύχος Αυγούστου 2021, σελ. 108.
