隨著全球航運業脫碳步伐的加速，日本將目光瞄準了“零碳燃料”氨，日本船企正在聯手加速研發氨燃料發動機，和歐美船級社合作制定氨燃料船舶規則，并寄希望在氨燃料船舶建造市場迎戰中韓船企，重振日本造船業。

世界首次！日本企業聯合研發四沖程氨燃料發動機完成混燒試驗

5月16日，由日本船舶企業合作研發的世界首臺四沖程氨燃料發動機啟動陸上實驗，成功完成混燒比例80%的燃料氨穩定燃燒。

據了解，這是日本郵船連同日本船廠（Nihon Shipyard）、日本發動機公司(J-ENG)、IHI原動機（IHI Power Systems）和日本船級社（NK）共同進行的國產氨燃料發動機搭載船舶開發項目的一部分。該項目在2021年發起，是日本經濟產業省下轄新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）的“新一代船舶”開發項目的一部分。

按照計劃，合作伙伴在2024財年開發和運營一艘內航氨燃料拖船，并在2026財年開發運營氨燃料氨氣運輸船。這兩艘船都將使用一些燃料油作為引燃燃料（pilot fuel），因為氨氣很難點燃。此外，各方還將在研發、發動機開發、造船和商業化方面合作，制定與此類船舶有關的安全指南、法律和法規。

2023年4月，IHI原動機在其位于群馬縣的太田工場開始了用于氨燃料拖船主發動機的280毫米缸徑四沖程氨燃料船用發動機的運行測試。

氨在燃燒過程中不排放二氧化碳，因此被視為航運業能源轉型的潛在脫碳燃料之一。但由于其毒性，氨是一種難以處理的物質。此次測試在徹底確保安全的同時，將發動機內燃料氨的混燒比例提高到80% ，并對尾氣后處理裝置和燃料供應系統等進行了試驗，首次成功地實現了這些系統的穩定綜合運行。

測試結果表明，在運行過程中一氧化二氮（NO2，溫室效應約為二氧化碳的300倍）和未燃燒的氨排放幾乎為零，而且所有測試設備在運行期間和關閉后都沒有氨泄漏。

在測試之前，IHI原動機、日本郵船、日本船廠、日本海事協會于4月11日在太田工場舉行了測試設備檢查和技術審查會議。負責拖船改裝的京濱Dock和該船運營管理公司新日本海洋也參與了設備檢查，以確認船舶建造和運營所涉及的技術。

隨著此次測試的順利完成，該發動機還將進行進一步的陸上測試，以通過進一步提高混燒比例來最大限度地減少溫室氣體排放。最終，發動機計劃于2024年6月安裝在氨燃料拖船上。

據了解，在這一氨燃料拖船的開發運營項目中，日本郵船將負責船舶設計、設備布局和安裝、以及監管合規性工作，IHI原動機負責開發氨燃料四沖程發動機，而日本船級社負責船舶安全性評估。未來這艘拖船還將使用生物燃料等作為引燃燃料，以達成溫室氣體零排放。

動力先行，日本船企合作加速推進開發氨燃料發動機

發動機作為船舶動力核心裝備，其發展將直接關乎氨燃料作為船舶燃料的應用與發展。

據了解，德國船機巨頭曼恩能源方案公司（MAN Energy Solutions）預計將于2024年前在大型遠洋船舶上實現商業化應用，隨后公司還將推出改造方案，使現役船舶在2025年前可以使用氨燃料發動機。

另一家船機巨頭瓦錫蘭早在2017年便已完成了70%氨混合燃料發動機的測試，當時便提出目標2023年推出100%使用氨燃料的發動機。2022年，瓦錫蘭全新開始開發Wartsila 25中速四沖程發動機，這款發動機預計將成為瓦錫蘭首款使用氨燃料運行的發動機。

2021年，中國船舶集團旗下低速機制造商WinGD對外宣布了其甲醇和氨燃料發動機開發時間表。其發動機產品將分別從2024年和2025年起能夠使用氨燃料。

在日本國內，氨燃料船舶發動機也在加速推進開發。三井E&S控股正在從事氨動力發動機開發，今治造船將從三井E&S控股采購。

日本發動機公司（J-ENG）日前與赤坂柴油機（Akasaka Diesels Limited）簽署了一份技術協議，以推動開發和普及下一代燃料發動機。作為UE發動機的授權許可方，J-ENG公司已經獲得了資助，正在開發氨燃料發動機和氫燃料發動機。日前，該公司已經開始進行“零排放燃料”氨燃料共燃運行，這在全球尚屬首次。

就在近期，由日本4家船企合作研發的世界首臺四沖程氨燃料發動機啟動陸上實驗，成功完成混燒比例80%的燃料氨穩定燃燒。這臺用于氨燃料拖船主機的280毫米缸徑四沖程氨燃料發動機由IHI原動機研制，該發動機計劃于2024年6月安裝在氨燃料拖船上。

另外，四家合作伙伴還將共同開發一種250毫米缸徑的發動機，用于遠洋船舶的輔機，用于安裝在一艘氨燃料氨氣運輸船上。在氨燃料氨氣運輸船的開發運營項目中，日本郵船負責船舶設計和監管合規性工作，日本發動機負責開發氨燃料二沖程發動機（主機），IHI原動機負責開發氨燃料四沖程發動機（輔機），日本造船負責船體開發并探討船舶建造方法，日本船級社負責氨動力氨氣運輸船的安全性評估。新船將在2026財年完工交付，主發動機實現混燒比例95%，為發電機提供動力的輔機中燃料氨混燒比例至少為80%。

以此次測試的成功為開端，合作伙伴將繼續努力，強化日本海事集群的國際競爭力，目標是建造世界上第一艘氨燃料船舶，實現安全航行，并為國際規范標準的發展做出貢獻。

欲率先制定規則，氨燃料船舶將左右日本造船業的沉浮

氨氣在燃燒時不排放二氧化碳，因此成為了理想的船用零碳燃料。作為一種穩定、清潔的能源，氨氣有望在將來得到廣泛的應用。相比氫燃料，氨氣在零下33度即可液化。燃燒時的熱量比重油低，但比氫氣高，燃料罐的容量也只有重油的2.5倍。

據國際能源署（IEA）預測，按不同種類來看，2050年的船舶燃料中氨燃料的占比將達到46%，遠遠高于2030年的8%。同時也超過氫燃料16%。

今治造船將開發既能確保裝貨空間又能抑制氣化的氨罐。停靠港的氨燃料補給設備的建設將由合作方伊藤忠商事負責。將建設能夠及時補給的基地，爭取實現氨燃料儲罐的小型化。

氨燃料儲罐需要很強的密封性，因此氨燃料船的建造成本估計比重油燃料船高出3成以上。盡管如此，貨主和海運企業仍十分重視運輸時的碳減排效果，今治造船認為需求很大。

日本各家海運企業也開始關注氨燃料船的動向。

商船三井將比原計劃提前兩年，從2028年開始引進氨燃料船，并在2035年之前投入9000億日元資金，引進110艘使用氨等新一代燃料的船舶。商船三井董事田中利明充滿期待地表示，預計2025年開發成功氨燃料發動機，使用氨燃料發動機的船舶將于2027～2028年問世。

此外，日本郵船曾我貴也專務執行董事表示，氨燃料船的開發速度比預想的要快，有可能比最初計劃的2034年更早引進，并對最早于2029年度導入使用氨燃料的汽車運輸船表現出積極態度。

4月14日，日本商船三井、常石造船和三井E&S造船共同研發的氨動力遠洋液化氣運輸船設計獲得了日本船級社（NK）和英國勞氏船級社（LR）的原則性批準（AiP），這也是是世界上首次由NK和LR同時授予的AiP。

除了船東和貨主，日本船企的壓力似乎更大。

日本的造船業曾經領先全球，而如今陷入困境。據英國IHS Markit統計，日本的全球份額在1984年占到約53%，達到頂峰，1990年代降至不到5成。后來無法抵抗中國和韓國的價格攻勢，目前已經不足1成。

由于日本船企被趕超，三井E&S控股事實上退出了日本國內的商船建造業務。日本造船聯合公司（JMU）也決定在京都的舞鶴事務所退出新船建造業務。

不過，在氨燃料船舶領域，中國船舶集團及韓國三大造船巨頭等也在著手開發。日本的新一代燃料船也未必不會重蹈過去的覆轍。

今年1月，日本商船三井和三井物產聯合設計的大型氨動力散貨船已經獲得了日本船級社頒發的原則性批準(AIP)。

今年2月，日本三菱重工宣布，其子公司三菱造船和日本國際石油開發株式會社（Inpex）聯合最完成了氨燃料加注船概念研究。根據在這項聯合研究中獲得的知識和技術，三菱造船將繼續進行技術調查，并與有關的海事公司等合作，著眼于該船的商業化。

LNG是一種過渡燃料，因此為了實現零排放，開發下一代燃料的船舶同樣至關重要。JMU計劃利用銷售LNG動力船的現金來建立投資能力。通過與今治造船的合資企業，JMU希望盡快開發氨燃料船舶。

日本最大的造船集團今治造船最早計劃建造氨燃料船，在航運業領域脫碳進程加速的背景下，今治造船希望在從開發環保技術到制定規則等各個方面都搶在前面，以價格競爭力為武器，向掌握全球近8成份額的中韓船企企發起反攻。

據國際船舶網了解，今治造船力爭在2026年建造用于運輸鐵礦石等的超過20萬噸大型散貨船。由其子公司日日本船廠（Nihon Shipyard）開發，在今治造船的愛媛縣西條工廠建造。日本船廠力爭在完成建造前獲取訂單。

因此，今治造船計劃與歐美主要船級社合作率先制定規則，以掌握商業化的主導權。包括與美國船級社（ABS）及挪威DNV等船級社合作，制定安全使用氨燃料的規則。今治造船將與在制定大型船標準方面具有影響力的船級社合作，盡快制定技術標準，力爭建立有利于獲得訂單的體制。

目前，在船舶的環保對策方面，LNG燃料和甲醇燃料船的使用正在擴大。在這期間，中國船企逐漸普及LNG燃料船，集裝箱船幾乎已經全部采用LNG燃料船，新的集裝箱船訂單也越來越多的開始采用甲醇燃料，中國也確立了低價制造LNG儲氣罐的技術，日本企業難以在短期內扭轉局勢。因此，在新一代燃料船的實用化上能否領先全球，將左右日本造船業的沉浮。