متانول، سوخت دریایی آینده

(یکشنبه ۲۵ آبان ۱۳۹۹) ۱۲:۲۱

قیمت متانول براساس معادل انرژی، یکی از مولفه‌های اصلی جذابیت متانول به عنوان سوخت دریایی است و در صورت کاهش قیمت و کمتر بودن قیمت آن نسبت به MGO ، متانول گزینه‌ای جذاب برای استفاده به عنوان سوخت کشتی است.

نخستین موتور دریایی چهار زمانه با استفاده از سوخت سنگین در دهه 1930 به بهره‌برداری رسید. با گذشت زمان، شرکت های حمل و نقل سرمایه‌گذاری بیشتری را در زمینه R&D آغاز کردند و موتور دو زمانه بزرگتر، قدرتمند و مشهور شد. استفاده از نفتکوره سنگین دریایی در دهه 1950 محبوبیت بیشتری پیدا کرد. به دلیل فراوانی، خصوصیات فنی و قیمت مناسب فرآوردههای نفتی، این محصولات از دهه 1930 به عنوان سوخت دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این مدت نفتکوره و نفتگاز سوخت اصلی کشتی‌ها را تشکیل می‌دهند.

استفاده از این سوخت‌ها میزان انتشار گازهای مضر را افزایش داده و باعث جلب توجه نهادهای نظارتی بین‌المللی مانند سازمان بین‌المللی دریانوردی و دولت‌های محلی به مسأله آلایندگی سوخت‌ها و ایجاد قوانین متنوع در زمینه کاهش آلودگی محیط زیست و هوا شده است.

یکی از مهمترین این قوانین که صنعت کشتیرانی و بانکرینگ را دچار تغییر و تحول میکند، قانون IMO2020 است که از سال 2020 لازم‌الاجرا شده و صاحبان کشتی‌ها در سراسر جهان را مجبور به استفاده از سوخت‌های پاک‌تر کرده است. براساس این قانون میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای تا سال 2050 باید 50 درصد نسبت به سال 2008 کاهش یابد و میزان گوگرد موجود در سوخت نیز باید از سال 2020 به سطح 5/0 درصد برسد.

در سال 2019، تقاضای سوخت بانکرینگ در جهان در حدود 2/4 میلیون بشکه در روز بوده که بیشترین مقدار آن را نفتکوره سنگین و نفتگاز (به ترتیب در حدود 8/2 و 1 میلیون بشکه در روز) تشکیل داده است. پیش‌بینی می‌شود قانون IMO گزینه‌های در دسترس صاحبان کشتی را تغییر داده و آنها باید مصرف سوخت‌های فسیلی آلوده‌کننده را کاهش داده و از گزینه‌های جدید استفاده کنند. یکی از این گزینه‌ها استفاده از سوخت‌های جایگزین است. در حال حاضر نیاز و علاقه زیادی به سوخت‌های جایگزین برای حمل و نقل وجود دارد. متانول و LNG مهمترین سوخت‌های جایگزین هستند. متانول یک سوخت دریایی ایمن، مقرون به صرفه و در دسترس در سطح جهان است، که به صنعت حمل و نقل کمک می‌کند تا مقررات مربوط به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای را رعایت کند.

ارزیابی زیست محیطی نشان داده است متانول میزان انتشار اکسیدهای گوگرد، اکسیدهای نیتروژن و ذرات را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد و با توانایی تولید از منابع تجدیدپذیر، مسیری را برای مواجهه با مقررات مربوط به انتشار آلاینده‌های آینده بدون سرمایه‌گذاری بیشتر به صاحبان کشتی ارائه می‌دهد. در صورت استفاده از متانول از منابع تجدیدپذیر، انتشار گازهای گلخانه‌ای در محدوده 90 درصد قابل کاهش است. در صورت نشت به درون دریا نسبت به سایر سوخت‌ها به زندگی آبزیان آسیب کمتری وارد می‌شود. زیرا زیست‌تخریب پذیر بوده و کاملاً با آب مخلوط شده و به راحتی حل می‌شود.

ارزیابی آمادگی فنآوری برای استفاده از متانول به عنوان سوخت نشان می‌دهد که سیستم سوخت متانول شامل مجموعه‌ای از اجزای شناخته شده است که از سالیان گذشته مورد استفاده بوده و فناوری آن به مرحله بلوغ رسیده است، بنابراین تنها کاری که باید انجام شود کنار هم قرار دادن این اجزاء و ایجاد سیستم یکپارچه برای استفاده از متانول به عنوان سوخت است. ارزیابی‌ها همچنین نشان می‌دهد در قسمت‌های مختلف موتورهای متانول‌سوز، نیاز به ایجاد موارد ایمنی اضافی است. از نظر فنی، این موضوع برای صاحبان کشتی چه برای سیستم‌های جدید و چه برای تبدیل سیستم‌های قدیمی به سیستم‌های متانول سوز، بسیار قابل دستیابی است.

بیشتر متانول تولید شده امروزه از گاز طبیعی (همان مواد اولیه مورد استفاده برای LNG) است. اگرچه برای تولید متانول انرژی بیشتری لازم است، لیکن به دلیل توزیع آسان و استفاده ساده مزایای بسیاری برای متانول به عنوان سوخت وجود دارد. این ماده مایع است و در تانکرهای فرآورده‌های شیمیایی در دما و فشار اتمسفر منتقل می‌شود و در مخازن شبیه به بنزین مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابراین، توزیع، انتقال و سیستم‌های بانکرینگ متانول بسیار شبیه به سیستم‌هایی است که امروزه برای سوخت‌های دریایی سنتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تأمین و عرضه: ظرفیت تولید متانول در جهان در حال افزایش است و انتظار می‌رود عرضه متانول به حدود 155 میلیون تن در سال 2028 افزایش یابد. بر اساس گزارش اخیر IHS مصرف متانول بعنوان سوخت کشتی تا سال 2029 به حدود 740 هزار تن در سال خواهد رسید.

متانول را می‌توان از طیف گسترده‌ای از خوراک‌ها تولید کرد. گاز طبیعی و زغال سنگ رایج‌ترین منابع هستند، اما منابع تجدیدپذیر برای تولید در آینده بیشتر مورد توجه و علاقه هستند. بیومتانول این پتانسیل را دارد که یک سوخت بدون کربن باشد. این ماده می‌تواند به عنوان مواد اولیه برای تولید سایر سوخت‌های جایگزین و به عنوان مواد افزودنی برای سوخت‌های معمولی استفاده شود. با این حال، هزینه متانول غیرفسیلی بالاتر از هزینه سوخت‌های نفتی است، اما این هزینه می‌تواند با ارتقا عملکرد و فرآیند کاهش یابد.

فنآوری در حال ظهور، تولید مقادیر زیادی متانول کربن خنثی را از منابع انرژی تجدیدپذیر اولیه مانند زمین، خورشید، باد و سایر منابع تجدیدپذیر امکان‌پذیر می‌کند. کشتی‌های تبدیل شده برای کار با متانول فسیلی، در آینده می‌توانند به سادگی استفاده از ترکیب متانول تجدیدپذیر را آغاز کنند.

توزیع و دسترسی: متانول از طریق زیرساخت‌های جهانی موجود در سراسر جهان در دسترس است. متانول یکی از پنج کالای شیمیایی برتر است که هر سال در سراسر جهان حمل می‌شود. برخلاف برخی از سوخت‌های جایگزین، فقط نیاز به اصلاحات جزئی در زیرساخت‌های موجود در ترمینال دارد و در حال حاضر برای بیش از 100 درگاه برتر جهان در دسترس است. بنابراین با توجه به اینکه زیرساخت‌های تأمین متانول در حال حاضر تا حد زیادی وجود دارد، فقط تغییرات جزئی در ذخیره‌سازی و زیرساخت‌های بانکرینگ لازم است تا بتوان به متانول به عنوان سوخت دریایی در تأسیسات مهم بندری - هم به راحتی و هم با هزینه انتخابی – دسترسی داشت.

ارزیابی اقتصادی: به منظور ارزیابی اقتصادی، هزینه‌های تبدیل یک کشتی با سوخت نفتگاز به یک کشتی دوگانه‌سوز متانول/نفتگاز ارائه شده‌است. در این حالت، هزینه‌های مشابهی برای تأسیسات سوخت رسانی سوخت‌های نفتگاز و متانول در نظر گرفته شده است. بر اساس هزینه‌های سوخت نفتگاز و متانول به ترتیب 833 دلار بر مترمکعب و 601 دلار بر مترمکعب، با 8 دلار بر مترمکعب برای قیمتهای بانکرینگ محاسبه شده است. اگرچه، نرخ سوخت متانول 6/38 درصد کمتر از نفتگاز است، اما کل هزینه سوخت سالانه موتور دوگانه سوز 16/28 درصد بیشتر از سوخت نفتگاز است. این تفاوت به دلیل افزایش مصرف سوخت متانول در مقایسه با سوخت نفتگاز معادل آن است.

علاوه بر مقایسه قیمت سوخت، هزینه‌های تبدیل، نگهداری و بهره‌برداری برای هر دو موتور باید ارزیابی شود. از نظر تعمیر و نگهداری و بهره‌برداری، برای موتور متانول دوگانه‌سوز در مقایسه با موتورهای دیزلی، دوره‌های زمانی یکسان یا حتی طولانی‌تر انتظار می‌رود، زیرا متانول یک سوخت پاک است.
از نظر اقتصادی، هزینه سالانه برای بازپرداخت هزینه تبدیل موتور دوگانه سوز متانول 17/1 میلیون دلار در سال است. هزینه‌های سوخت و بانکرینگ در مقایسه با هزینه‌های معادل موتور دیزلی، با قیمت سوخت 833 دلار بر مترمکعب برای نفتگاز و 601 دلار بر مترمکعب برای متانول در سال 2018، 16/28 درصد افزایش می‌یابد. زیرا اگرچه قیمت متانول پایینتر از نفتگاز است، اما به دلیل کمتر بودن ارزش حرارتی متانول، به متانول بیشتری نیاز است. هزینه‌‌های سالانه اسکرابر که در صورت استفاده از موتور دوگانه سوز متانول - نفتگاز پس‌انداز می‌شود، 59/1 میلیون دلار در سال با نرخ بهره سالانه 10 درصد است. با استفاده از هزینه‌های صرفه‌جویی شده SCR ، هزینه تبدیل موتور طی 12 سال اول کار موتور دوگانه سوز بازپرداخت شده و در 14 سال بعد سود کشتی افزایش می‌یابد.

علاوه براین، استفاده از موتور دوگانه سوز متانول - نفتگاز، به ترتیب باعث کاهش انتشارNOx ، CO و CO2 با اثربخشی 2/385 دلار/تن، 6548 دلار/تن و 9/39 دلار/تن می‌شود.

همانطور که دیده می‌شود قیمت متانول براساس معادل انرژی، یکی از مولفه‌های اصلی در زمینه جذابیت متانول به عنوان سوخت دریایی است. 50 درصد یا بیشتر هزینه عملیاتی کشتی را هزینه‌های سوخت تشکیل می‌دهد. نتیجه همه مطالعات انجام شده این بود که در صورت کاهش قیمت متانول و کمتر بودن قیمت آن نسبت به MGO ، متانول گزینه‌ای جذاب برای استفاده به عنوان سوخت کشتی است.

با توجه به قیمت متانول در سالهای گذشته و مقایسه آن با قیمت سوخت‌های دیگر، ارزیابی می‌شود که استفاده از متانول به عنوان سوخت در کشتی‌ها و سرمایه‌گذاری برای تجهیز کشتی‌ها به این فناوری، بازگشت سرمایه زودتری نسبت به باقی سوخت‌ها دارد. در حال حاضر میانگین جهانی قیمت MGO در حدود 400 دلار بر تن بوده و قیمت متانول در حدود 120 دلار بر تن است. اگر روند قیمت به همین شکل ادامه داشته باشد، متانول از لحاظ اقتصادی نسبت به سایر سوخت‌ها مقرون به صرفه‌تر است.

متانول یک گزینه جذاب از نظر ذخیره سوخت و هزینه‌های زیرساخت و بانکرینگ است. علاوه بر این، متانول ماژولار است، یعنی به شرکت‌های حمل و نقل اجازه می‌دهد تا با سرمایه‌گذاری نسبتاً متوسط شروع به کار کنند و پس از نصب مخازن سوخت و سیستم سوخت، به مرور زمان موتورهای اضافی را در حین کار تبدیل نمایند.

اگرچه قیمت رقابتی شرط لازم در انتخاب سوخت است، اما برای انتخاب سوختی که در طولانی مدت پایدار باشد، باید عوامل زیادی را نیز در نظر گرفت.

بررسی آمارهای تولید نفت کوره ایران حاکی از این است که سهم این محصول در فرآوردههای نفتی حدوداً 19 درصد بوده که بخشی از آن به‌عنوان سوخت کشتی و بانکرینگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حال حاضر وضعیت کیفیت نفتکوره تولیدی در پالایشگاه‌های ایران به صورت زیر است:

1- پالایشگاه شازند اراک با داشتن تولید 4/2 میلیون لیتر در روز )معادل 750 هزار تن در سال( نفتکوره، امکان تولید نفتکوره با سولفور کم را دارد.
2- در پالایشگاه اصفهان لغو قرارداد شرکت کره‌ای دایلیم و عدم سرمایه‌گذاری آن در زمینه گسترش تاسیسات پالایشگاهی اصفهان مانع دسترسی به تولید نفتکوره با سولفور پایین شد. البته با اقداماتی که در دست اجراست، برنامه‌ریزی شده است که امسال 1399 این تکنولوژی در پالایشگاه اصفهان پیاده‌سازی شود.
3- پالایشگاه بندر عباس و شازند اراک در بهمن 1398 تفاهمنامه تولید کک سوزنی را با ایمیدرو امضاء کردند که با اجرای این تفاهمنامه تولید نفت‌کوره کاهش یافته و کیفیت آن نیز ارتقاء خواهد یافت. دوره اجرای این پروژه 3 سال بوده و به 1 میلیارد دلار سرمایه‌گذاری نیاز دارد.
4- در پالایشگاه آبادان نفتکوره با سولفور 5/1 درصد تولید می‌شود و نیاز به پروژه بهینه‌سازی برای ارتقاء کیفیت نفت‌کوره دارد.

5- در سایر پالایشگاه‌های کشور نیز نفت‌کوره با گوگرد بالا )بین 5/2 تا 5 درصد( تولید می‌گردد که برای بهبود کیفیت نفت‌کوره تولیدی این واحدها بایستی پروژه بهینه‌سازی اجرا گردد. همانطورکه واضح است، دورنمای تولید نفت‌کوره در کشور به صورتی است که میزان زیادی از نفت‌کوره تولید شده تا سال 2030 به صورت HSFO خواهد بود که این امر برخلاف مقررات IMO2020 است و مالکان کشتی‌ها با مشکل کمبود سوخت کم سولفور مواجه خواهند شد. بنابراین باید گزینه‌های جایگزین را در نظر گرفت:

اختلاط نفت‌کوره با نفتگاز: استفاده بیشتر از نفتگاز برای کاهش میزان گوگرد اساسا از لحاظ ارزش اقتصادی منطقی نیست. زیرا میزان متوسط گوگرد در نفتکوره 7/2 درصد است که برای کاهش آن به 5/0 درصد باید از نفتگاز با گوگرد پایین استفاده نمود. استفاده از نفتگاز یورو 4 نیز به معنای تبدیل طلا به مس است. با توجه به حدود دو برابر بودن قیمت گازوئیل در مقایسه با نفت کوره با سولفور 5/3 درصد، به لحاظ عدم وجود صرفه اقتصادی، از سوخت گازوئیل استفاده نمی‌شود.

خرید سوخت نیم درصد کم سولفور از کشورهای خارجی نیز به راحتی امکانپذیر نیست، زیرا ابتدا عدم امکان نقل و انتقال پول از طریق بانک و دوم قیمت بالای این سوخت در خارج از کشور باعث عدم تامین آن می‌شود. قیمت هر تن سوخت نیم درصد کم سولفور وارداتی از کشور سنگاپور 750 دلار است که هزینه انتقال پول آن از صرافی به جای بانک درصدی هم به آن اضافه می‌کند.

استفاده از HFO و نصب اسکرابر: استفاده از اسکرابر هزینه‌های سرمایه‌گذاری و عملیاتی از جمله برای نگهداری سیستم‌های فنی به دنبال دارد. علاوه براین توجه بیشتر به کربن و NOX در مقررات آینده استفاده از اسکرابر را با چالش مواجه می‌کند. اسکرابرها نیاز به نظارت دائمی دارند و نصب، راه اندازی و شستشوی آنها در مناطق ساحلی هزینه‌های زیادی را نسبت به سوخت کم گوگرد بر مالکان کشتی تحمیل می‌کند.

هیچ تضمینی وجود ندارد که اسکرابرها پس از نصب به خوبی بتوانند از عهده استانداردهای لازم برآمده و کارشناسان نظارت کننده بر نحوه فعالیت و شستشوی آنها بتوانند به استانداردهای دلخواه IMO دسترسی پیدا کنند. از اینرو بسیاری از مالکان بر سر دوراهی قرار دارند که آیا نسبت به نصب اسکرابر اقدامات لازم را به عمل آورند و یا سوخت کم سولفور را انتخاب کنند.

استفاده از متانول به عنوان سوخت جایگزین: همانطور که مطالعات موردی مختلف نشان داده است، استفاده از متانول به عنوان سوخت دریایی می‌تواند دارای مزایای اقتصادی و زیست محیطی باشد. تبدیل و ساخت و سازهای جدید با استفاده از متانول به عنوان سوخت دریایی ساده‌تر و ارزان‌تر از LNG است و تجربه بدست آمده در کشتی Stena Germanica و تانکرهایی که توسط Waterfront Shipping کار می‌کنند این است که متانول به عنوان یک انرژی دریایی تمیز با کارایی بالا مناسب است. استفاده از متانول به عنوان سوخت کشتی نیاز به فناوری خاصی نداشته و جهت دوگانه سوز کردن موتور کشتی‌های موجود نیاز به اصلاحات جزئی و افزایش موارد مربوط به ایمنی است. با توجه به اینکه در شرایط تحریم امکان دسترسی به فناوری برای کشور دشوار شده است. به نظر می‌رسد استفاده از متانول به عنوان سوخت امکان‌پذیری بیشتری نسبت به سایر گزینه‌ها داشته باشد.

مصرف نفتکوره در کشور به عنوان سوخت کشتی به طور متوسط حدود یک میلیون تن در سال است. در صورت استفاده از مخلوط نفت‌گاز و نفت‌کوره با ترکیب 11 درصد نفت‌گاز و 89 درصد نفت‌کوره، به حدود هشتصد هزارتن در سال نفتکوره نیاز است. همانطور که گفته شد برای استفاده از این ترکیب به نفتگاز یورو 4 نیاز است که با توجه به قیمت بالای این محصول، استفاده از این ترکیب توجیه اقتصادی ندارد. بنابراین می‌توان از ترکیب 11 درصد نفتگاز معمولی و 89 درصد متانول استفاده کرد. در اینصورت با توجه به کمتر بودن ارزش حراراتی متانول، به حدود یک و نیم میلیون تن متانول در سال به عنوان سوخت کشتی نیاز است.

ایران یکی از بزرگترین تولیدکنندگان متانول در سطح جهان است. انتظار می‌رود ظرفیت تولید تا سال 2023 به حدود 15 میلیون تن رسیده و با بهره‌برداری از سایر طرحها این ظرفیت تا سال 2028 حدود 26 میلیون تن خواهد بود.

مصرف فعلی کشور در حال حاضر حدود 400 هزار تن در سال است که عمدتاً در تهیه MTBE و فرمالدئید بکار می‌رود. عرضه متانول ایران طی 5 سال آتی معادل 15 میلیون تن افزایش خواهد یافت در حالی که کل تقاضای دنیا نیز به همین میزان رشد را تجربه خواهد کرد. اگر ایران سهم 12 درصدی خود را از بازار تجارت متانول دنیا حفظ کند، حداکثر می‌تواند 2 میلیون تن از محصولات جدیدش را به بازار عرضه کند و 13 میلیون تن دیگر بدون مشتری باقی خواهد ماند. برای اینکه ایران بتواند طی 5 سال آینده همه متانول جدیدش را در بازار مصرف این محصول به فروش برساند، باید سهم خود را از 12 به 23 درصد برساند؛ بنابراین باید از فرصت‌های جدید در بازار مصارف سوختی متانول استفاده نموده و چالش تأمین سوخت کم سولفور کشور را نیز حل نمود.

ایران به دلیل دارا بودن گاز ارزان قیمت، هزینه تولید کمتری برای تولید متانول دارد که باعث پایین بودن قیمت متانول در ایران می‌شود و این امر یک مزیت رقابتی برای متانول نسبت به سایر گزینه‌های در دسترس صاحبان کشتی محسوب می‌شود.

مهندس سید ابوالقاسم شریفی | مدیرعامل پتروشیمی دنا
مهندس حسام خضری | کارشناس ارشد برنامه ریزی و کنترل پروژه پتروشیمی دنا

 

منابع:
- Sustainable Marine Transport Seminar at HVL (2019), Renewable Methanol as Fuel for the Shipping Industry.
- Oxford Institute for Energy Studies (2019), China and IMO 2020.
- DNV GL (2018), Maritime Assessment of selected alternative fuels and technologies
- Methanol Institute (2019), FUELING THE MARITIME SECTOR: IMO 2020 AND BEYOND.
- Methanol Institute (2018), Methanol: An Emerging Alternative Marine Fuel.
- Methanol Institute (2015), Methanol as a Marine fuel report.
International Martitime Organization (2016), Methanol as marine fuel: Environmental benefts, technology readiness, and economic feasibility.
- Methanex Corporation (2019), Methanol – A Clean, Cost-Effective Marine Fuel Solution.
- Oxford Institute for Energy Studies (2018), A review of demand prospects for LNG as a marine transport fuel.
- Methanol Institute (2018), Driving Global Methanol Growth in Marine Fuel Applications.
- https://shipandbunker.com/prices/av/global/av-g20-global-20-ports-average#IFO380
- https://www.seahawk-investments.com/2019/08/28/imo-2020-and-effects-on-the-shipping-industry/
- https://www.seahawk-investments.com/2019/08/28/imo-2020-and-effects-on-the-shipping-industry/
- https://www.seatrade-maritime.com/asia/methanol-economic-alternative-marine-fuel-future
- https://energytoday.ir/117064/
- https://www.offshore-energy.biz/interview-methanol-is-ready-for-use-as-marine-fuel/
- https://www.seatrade-maritime.com/asia/methanol-economic-alternative-marine-fuel-future

تعداد بازدید : ۱,۸۶۲