وتشهد الصناعة البحرية تحولا أساسيا في شكل مشغلي السفن ومصنعي المحركات ومنتجي الوقود الذين يتجهون نحو مصادر الطاقة الأنظف، وقد أحرقت محركات الديزل البحرية، منذ عقود، زيت الوقود الثقيل، وهو وقود متبقي رخيص ولكنه شديد التلوث، والآن، يتسارع التقارب بين التنظيم البيئي والابتكار التكنولوجي وضغط السوق في اعتماد أنواع الوقود البديلة، وهذا التحول ليس مجرد اتجاه بل تطور ضروري لتحقيق أهداف التشغيل العالمية لإبطال الكربون وضمان استمراره.

القوات الجاهزة خلف عملية انتقال الوقود

ولا تزال الولايات التنظيمية هي أقوى عوامل التغيير، حيث قامت المنظمة البحرية الدولية بإدخال IMO 2020 " سقف الكبريت " ، الذي يحد من محتوى الكبريت في الوقود البحري إلى 0.5 في المائة على الصعيد العالمي، وذلك من 3.5%، وأجبرت هذه المادة وحدها العديد من المشغلين على التحول من مستويات الوقود العالية الإكبريت إلى بدائل منخفضة الانبعاثات مثل

وفيما عدا اللوائح، فإن الضغط من المستأجرين ومالكي الشحن والمؤسسات المالية يعيد تشكيل الصناعة، وقد تعهد كبار الشاحنين مثل مايرسك وجماعة CMA CGM بتحقيق انبعاثات صافية في عام 2050، ويحتاج الكثيرون الآن إلى سفن في سلسلة الإمداد لديها لإثبات الأداء البيئي، وبالمثل، فإن مبادئ بوسايدون، وهي إطار تعتمده المصارف التي تمثل أكثر من 185 بليون دولار في قروض الشحن، وربط شروط التمويل بمواءمة المناخ.

الوقود البديل الرئيسي للمحركات البحرية للديزل

Liquefied Natural Gas (LNG)

وقد برزت هذه المادة باعتبارها أكثر أنواع الوقود البديلة نضجاً واتباعاً على نطاق واسع فيما يتعلق بالتطبيقات البحرية، وعندما تحترق في محرك ثنائي وقود، يمكن أن تخفض هذه المادة من أكسيد الكبريت بنسبة 100 في المائة تقريباً، وتظل أكسيد النيتروجين (NOx) بنسبة تصل إلى 85 في المائة، وثاني أكسيد الكربون بنسبة تتراوح بين 20 و30 في المائة مقارنة بمركبات الهيدروفلوروكربون.

الوقود الأحيائي

أما الشواغل المتعلقة بالوقود الأحيائي، ولا سيما ، والزيوت النباتية المعالجة بالبلازما والهيدروود (HVO) ، فهي توفر بدائل قريبة من الأرض للديزل البحري التقليدي، ويمكن أن تختلط بالوقود الحالي أو تستخدم مباشرة في محركات غير مزودة بأجهزة كهربائية، مما يجعلها حلاً جذاباً قصير الأجل.

Methanol

ويكتسب الميثانول مركباً بحرياً واعداً، لا سيما بالنسبة للسفن الحاوية والناقلات، وهو سائل بدرجة حرارة كمينة، مما يجعل تخزينها ومناولةها أبسط من LNG. Methanol-csnedhanol-Fi، كما أن الأوعية الرئيسية للوقود هي أقل كثافة في العالم (الميثانول) يمكن أن تعرض مواد استهلاكية للكربون أو حتى دورات حياة مائية.

Hydrogen

ويمثل هذا الوقود الحل النهائي لعدم الانبعاثات عند استخدامه في خلايا الوقود أو في محركات الاحتراق الداخلي، كما أن إنتاج الهيدروجينات من المواد الهيدروجينية لا ينتج إلا بخار مياه، ولا توجد مادة ثاني أكسيد الكربون أو أكسيد البيروكس أو الجسيمات، إلا أن التكنولوجيا تواجه حواجز هائلة. Hydrogen storage[Fgrat:1]]

الأمونيا

أما الأمونيا، شأنها شأن الهيدروجين، فهي وقود خال من الكربون يمكن إنتاجه من مصادر متجددة، ومن الأسهل تخزينه من الهيدروجين لأنه يمكن أن يُسيَّر بضغط معتدل، وفي - 33 درجة مئوية. والكثافة الصحية للطاقة في أمونيا، والمنضبوط بالهيدروجين المكسور، وإن كانت أقل من الوقود المستخدم في صناعة الآلات مثل الكيمياء الشديدة والتبني(25).

الابتكارات التكنولوجية الداعمة لمرونة الوقود

والتحول إلى أنواع الوقود البديلة ليس فقط بشأن الوقود نفسه؛ بل يتطلب تقدما موازيا في تصميم المحركات ونظم الوقود وهيكل السفن، وأهم التطورات التكنولوجية هي محرك الوقود المزدوج ، ويمكن لهذه المحركات أن تتحول بين الديزل وقود الدي إن جي، أو الميثانول البديلة، أو محرك LPG-depending عند توافرها أو تقليلها من حيث المرونة أو المتطلبات التنظيمية.

كما أن نظم تخزين الوقود ومناولة الوقود آخذة في التطور، إذ يجب أن تحتفظ الصهاريج الميكانيكية الخاصة بشبكة LNG بدرجات حرارة منخفضة باستمرار لمنع الغليان، وتحتاج الميثانول إلى صهاريج فولاذية لاصقة ومعاطف خاصة لتجنب التآكل، وتطالب الهيدروجين والأمونيا بنظم احتواء قوية تستوفي مدونات الأمان الدولية مثل مدونة قواعد القيادة الدولية، كما أن القطارات الحافظة ونظام الحراق العالي، وأجهزة التعبئة تعمل على حرق.

ويؤدي الترميز دورا داعما، إذ أن النظم المتقدمة لإدارة المحركات، التي تعززها أجهزة الاستشعار وتحليل البيانات في الوقت الحقيقي، تساعد المشغلين على تحقيق الحد الأمثل من توقيت حقن الوقود، ونسب الوقود الجوي، ومعايير الاحتراق للتقليل إلى أدنى حد من الانبعاثات مع الحفاظ على الكفاءة، وتخفض الخوارزميات الإعالة الافتراضية الوقت غير المخطط له، وهو أمر حاسم لضمان الموثوقية عند استخدام الوقود الأقل بروفة.

التحديات المتعلقة بالهياكل الأساسية وسلسلة الإمدادات

ومن العقبات الرئيسية التي تعترض اعتماد الوقود البديل عدم وجود بنية أساسية واسعة النطاق في مجال النقل، فقد ازداد حجم النقل من حفنة من المحطات في عام 2015 إلى أكثر من 200 موقع على الصعيد العالمي في عام 2023، ولكن توافره لا يزال متركزا على طول الطرق التجارية الرئيسية، بل إن مخبأ الميثانول محدود أكثر، حيث لا يقدم سوى بضعة موانئ مثل روتردام وشنغهاي عروضاً عن طريق إعادة الوقود للسفن.

وبناء شبكة عالمية من محطات التخزين، وسفن النقل، وسلاسل الإمداد يتطلب استثمارا رأسماليا هائلا، ويمكن أن تتجاوز تكلفة شباك جديد من طراز LNG 40 مليون دولار، وإعادة تجهيز ميناء قائم لمعالجة الأمونيا أو الهيدروجين، وتستلزم نفقات أكبر من ذلك بسبب السلامة والسماح للمتطلبات، وتتعاون الحكومات وأصحاب المصلحة الخاصون على مبادرات مثل المنتدى البحري العالمي الذي يصل إلى صفر في المائة من أهدافه([1]).

وثمة تحد آخر هو الفجوة في كثافة الطاقة، إذ أن الوقود البديل له عموما كثافة طاقة أقل من كثافة الهيدروفلوروكربون أو زيت الغاز البحري، مما يعني أن السفن تحتاج إما إلى دبابات أكبر أو إلى إعادة شحن أكثر تواترا، مما يمكن أن يقلل من قدرة نقل البضائع أو نطاق الرحلات، ولا سيما بالنسبة للطرق الطويلة الأجل، وقد تحتاج السفن والسفن الحاوية على خدمات النقل العابر للسلامة أو أوروبا - آسيا إلى شحنات مصممة خصيصا تستخدم في 20 من خزانات الوقود.

الاعتبارات الاقتصادية والحوافز

وتظل اقتصادات الوقود البديل سائبة، وتقدم الشركة حالياً ميزة في التكلفة على ثاني أكسيد الكربون عندما تكون أسعار النفط مرتفعة، ولكن أقساط الأسعار للميثانول الخضراء يمكن أن تكون من مرتين إلى ثلاث مرات على مستوى الوقود التقليدي، وتكلف الوقود الأحيائي أكثر من مستوى شركة VLSFO.

وينظر مالكو السفن في إعادة البيع في السفن البديلة لقراءة الوقود، وقد يكون لدى سفينة ميثانول أو مركب مجهز بشبكة لانتقال النفط الوطنية أقساط في سوق اليد الثانية مقارنة بسفينة تقليدية، حيث يتوقع المشترين في المستقبل انخفاض تكاليف الامتثال، وهذا الحافز المالي يدفع أوامر جديدة لبناء السفن: ففي عام 2023، كان أكثر من 40 في المائة من جميع قدرات السفن الجديدة التي تم طلبها للحصول على سفن بديلة قادرة على الوقود.

مقارنة تكاليف الوقود البحري الرئيسي (2024 تقديرات)

  • Havy Fuel Oil:] $500 – $600 per metric ton (mt)
  • VLSFO:] 650 - 750 دولارا/متر
  • LNG (مكافئ منكر): 550 - 700/متر (أساس معادلة الطاقة)
  • Methanol (conventional): ] $800 – $1,000/mt
  • Green Methanol:] $1,500 – $2,500/mt
  • Biodiesel (HVO): ] 200 1 دولار - 000 2 دولار/متر
  • Green Ammonia:] $1,000 – $1,800/mt
  • Green Hydrogen:] $4,000 –7,000/mt

تصريف الأراضي التنظيمية والاتجاهات المستقبلية

وتستمر المنظمة البحرية الدولية في تشديد أنظمة الانبعاثات، إذ يمكن أن تؤدي بداية عام 2023 إلى أن Energy Efficiency Existing Ship Index (EEXI) ) و) قد تؤدي مؤشرات كثافة الكربون في كاربون (CII) إلى زيادة جميع السفن القائمة من خلال معايير الحد الأدنى من كفاءة استخدام الطاقة.

ومن المتوقع أن تقوم المنظمة البحرية الدولية، في معرض النظر إلى الثلاثينات، بإدخال معيار لفرض رسوم على الكربون أو الوقود ] يضع سعرا عالميا للانبعاثات البحرية، وتدعو مقترحات من قبل المجلس الدولي للسلامة الكيميائية والمجلس العالمي للنقل البحري إلى مبلغ يتراوح بين 100 و200 دولار للطن من ثاني أكسيد الكربون، مما يجعل الوقود الأحفوري أكثر تكلفة ويعجل فترة السداد للنظم البديلة للوقود.

وهناك اتجاه آخر يتمثل في ارتفاع في انتشار الديزل والهجين بالنسبة للسفن الصغيرة والداخلية، وفي حين أن استخدام مركبات الديزل البحرية ذات الأهمية الطويلة، فإن نظم الإشعال بالبطارية، إلى جانب مولدات الوقود البديلة، يمكن أن يقلل من الانبعاثات بنسبة تتراوح بين 20 و30 في المائة على الطرق الساحلية.

خاتمة

والانتقال إلى الوقود البديل في تطبيقات محركات الديزل البحرية لم يعد خياراً ضرورياً، فبينما لم يقدم أي وقود حلاً مثالياً، فإن تنوع الخيارات يتيح لمالكي السفن الاختيار على أساس الطرق والشحنات والتعرض التنظيمي، كما أن الشبكة الوطنية للوقود توفر تخفيضاً فورياً في ملوثات الهواء وعمليات خفض معتدلة من ثاني أكسيد الكربون، وتسمح المواد الوقودية بأن تكون متوافقة مع المحركاتهالكية.

ومن الواضح أن الصناعة البحرية تتحرك بسرعة أكبر من العدد المتوقع، وقد أثبت بناة المحرك أن محركات الديزل يمكن أن تدار على أنواع متعددة من الوقود، وأن الموانئ تتكيف مع معالجة وقود جديد من الوقود، وأن المصممين والمستهلكين يطالبون بسلاسل الإمداد الخضراء، وأن تكلفة عدم الامتثال من الناحية العملية، والأصول المتداخلة، والأضرار التي تلحق بالسمعة، ستزداد حدة.

ويجب على مالكي السفن ومصنعي المحركات وواضعي السياسات التعاون للتغلب على الثغرات في الهياكل الأساسية والحواجز في التكاليف، وسيحدد هذا التعاون ما إذا كان بإمكان الصناعة أن تحقق أهدافها الطموحة في مجال إزالة الكربون مع الحفاظ على الكفاءة التجارية العالمية التي تقوم عليها الاقتصادات الحديثة، وإن ارتفاع أنواع الوقود البديلة ليس مجرد تحول تقني بل هو تحول استراتيجي لصناعة بأكملها.

For further reading, explore resources from the International Maritime Organization, the Global Maritime Forum, and the Poseidon Principles. Technical developments can be tracked via publications by [FLT: