Největší lodě světa a emise uhlíku

Současné zaoceánské lodě jsou převážně nákladní plavidla s délkou 400 m a šířkou 60 m (zhruba polovina Václavského náměstí), tato velikost je limit pro průjezd Suezským kanálem. Pro určení velikosti lodí a jejich porovnávání se používají různá měřítka, jedním z nich je „hrubá tonáž“ udávaná v tunách (gross tonnage, GT), která závisí na celkovém objemu lodi uzavřeného vnějším povrchem - od kýlu (spodní části) po komín.

Lodní motory jsou obrovské stroje o rozměrech činžovního domu, svým výkonem srovnatelné spíš s menší elektrárnou než s automobilovým motorem. Výkony u největších lodí jsou až 80 MW; pro srovnání jeden blok elektrárny Chvaletice má výkon 205 MW. Spotřeba paliva závisí na způsobu provozu lodě, i mírné snížení rychlosti lodi může vést k úsporám desítek procent.

Příkladem větších lodí jsou kontejnerové lodě Maersk Triple-E class (194 849 GT), momentálně provozované ve 30 exemplářích. Jedná se o moderní design s důrazem na úsporu paliva a snížení emisí oxidu uhličitého (CO2). Další velkou lodí je TI (Tankers International) supertanker (234 006 GT) provozovaný ve 4 exemplářích, který slouží pro přepravu surové ropy, zkapalněného zemního plynu nebo chemikálií. Udávaná spotřeba je 141 tun těžkého lodního oleje za den, tedy téměř dvakrát více než kontejnerová loď Maersk Triple-E class.

Emise a spotřeba paliva

Obecně je lodní doprava na spotřebu i emise výhodnější než automobilová. Poměr hmotnosti prázdné a naložené lodě je totiž výrazně výhodnější než u auta. Co se automobilové dopravy týče, denní spotřeba motorového benzínu a nafty v USA je cca 9 milionů barelů, což odpovídá zhruba 800 tisícům tun. Následující výpočty jsou jen hrubým odhadem jejich spotřeby paliva a emisí. Kdybychom uvažovali loď s nejvyšší nalezenou spotřebou, tedy cca 150 tun/den, pak by 20 těchto lodí spotřebovalo 3 tisíce tun lodního paliva denně, což je 0,3 %, tedy méně než setina (1 %) denní spotřeby paliva v USA.

Co se týče produkce dalších škodlivých látek, je situace o něco horší. Lodě jako palivo používají těžký lodní olej (mazut), což je černá hmota medovité konzistence, která zbude z ropy poté, co se z ní oddělí frakční destilací lehčí složky (benzín, nafta, letecký petrolej, oleje). Hlavním důvodem použití tohoto paliva je jeho nízká cena, na druhou stranu obsahuje výrazně vysoké množství síry, což vede při spalování k emisím oxidů síry (SOx). U běžné automobilové nafty je obsah síry max. 0,003 %, kdežto u lodního paliva mohl být až 3,5 %. Od roku 2020 je ovšem obsah síry v lodních palivech omezen celosvětově na max. 0,5 %. Pro hrubý odhad můžeme uvažovat, že obsah síry je v lodním palivu zhruba 100× vyšší než v naftě a veškerá se při spalování přemění v oxidy síry (SOx). Pak našich 20 lodí spotřebuje stejně paliva jako 0,3 % amerických automobilů, ale produkce SOx je 100× větší, takže emise oxidů síry odpovídají 30 % silniční dopravy v USA.

Čtěte také: Proč je příroda největší luxus?

Oxidy síry, SOx, způsobují především kyselé deště a jejich emise jsou předmětem přísnějších nařízení, která nutí výrobce a provozovatele lodí k jejich snižování. Tímto počtářským cvičením jsme si ukázali, že tvrzení, že 20 největších lodí světa vyprodukuje stejné množství škodlivin jako všechny auta na světě, není pravdivé.

Nové technologie pro snižování emisí

Rovnou několik světových společností pracuje na systémech, jež zachycují obří množství oxidu uhličitého, jenž vzniká spalováním fosilních paliv. Zatím na největší lodi ho teď testuje Čína.

Čínská společnost Headway Group nainstalovala na téměř dvě stě metrů dlouhou nákladní loď první systém, který by měl zachycovat téměř všechny emise oxidu uhličitého, které vznikají při spalování paliva této lodi. Firma systém nainstalovala v září v loděnicích přístavu Čou-Šan na plavidlo Yue Dian 56. Zařízení navrhla a vytvořila přímo tato společnost. Mělo by být schopné zachytit asi devadesát procent uhlíku, který z motorů plavidla vychází, když spaluje typicky „špinavé“ palivo určené pro tento typ obřích lodí.

Yue Dian 56 je nákladní loď plující pod čínskou vlajkou, která byla postavena v roce 2010. Loď má délku 189,99 metru, šířku 32,26 metru a hrubou tonáž 32 884 tun. Systém je zatím jen testem, pokud by se osvědčil a ukázalo se, že je dostatečně efektivní i ekonomicky akceptovatelný, měl by se rozšířit i na další lodi. Tam by mohl pomoci ke snížení množství emisí oxidu uhličitého, který Čína produkuje - ta je v současné době přes rychlý přechod k obnovitelným zdrojům stále největším producentem tohoto skleníkového plynu.

Instalovaný systém umí oxid uhličitý nejen zachycovat, ale také rovnou zkapalnit a nakonec uložit na palubě lodi. Prvním krokem je to, že zplodiny projdou jakousi pračkou, kde se očistí od pevných částic a znečišťujících látek, tedy sazí, oxidů síry a dalších látek, jež by proces ukládání narušovaly. Očištěný plyn se ochladí a ve speciální komoře se sloučí s chemikáliemi, které ho udrží stabilními.

Čtěte také: Jaderný odpad a Černobyl

V domovském přístavu lodi Čou-Šanu už je připravená i infrastruktura, jež umí takto změněný CO2 zužitkovat - uhlík bude poté dále využit k syntéze udržitelných paliv, jako je methanol a amoniak. „Tento přístup vytváří uzavřený uhlíkový cyklus pro snížení emisí,“ uvádí společnost.

Podobné systémy se vyvíjejí na více místech světa, v Evropě je vyvíjí například finská společnost Wärtsilä. Ta ho už letos v únoru nainstalovala na lodi pro přepravu ethylenu Clipper Eris. Výsledky prvních testů jsou zatím pozitivní, podle vyjádření z května dokáže zpracovat asi sedmdesát procent emisí z motorů lodi.

U lodí se taková masivní zařízení dají použít mnohem snadněji než například u osobních automobilů, které na to nejsou dostatečně velké.

Lodní emise jako problém

Největší kontejnerové lodě mohou při plné rychlosti spálit 150 až 250 tun těžkého topného oleje denně. Pokud je loď v provozu zhruba 250 až 300 dní v roce, její emise mohou dosáhnout teoreticky až 200 tisíc tun CO₂ ročně.

Spálením jednoho litru fosilních paliv vzniká více litrů oxidu uhličitého hlavně proto, že tato paliva jsou složená z velkého množství uhlíku. Při spalování se uhlík v ropě váže s kyslíkem ze vzduchu a vytváří CO₂. Každý atom uhlíku potřebuje dva atomy kyslíku, a protože ropa obsahuje hodně uhlíku v poměru k vodíku, výsledkem je hodně oxidu uhličitého. Navíc má ropa vyšší hustotu než například benzin nebo zemní plyn, takže v jednom litru je více uhlíkových atomů, které se mohou při hoření přeměnit na CO₂.

Čtěte také: Ochrana australské přírody v Austrálii

Pro srovnání - jeden osobní automobil v Evropě vyprodukuje kolem dvou až tří tun CO₂ ročně. Jedna jediná velká kontejnerová loď tedy odpovídá zhruba 40 až 80 tisícům aut. Není tedy pravdivé často rozšířené tvrzení o tom, že by jedna taková loď měla emise oxidu uhličitého jako všechna auta v Evropské unii.

Lodní doprava tvoří dvě až tři procenta veškerých antropogenních emisí CO₂ ročně. Představuje ale jeden z rychleji rostoucích zdrojů emisí, které přispívají ke změně klimatu.

Srovnání s automobilovou dopravou

Automobilová doprava je napříč světem považována za velké ohrožení životního prostředí, a tak jednotlivé vlády stále zpřísňují normy, aby vozy vypouštěly stále méně a méně emisí. Na světě přitom existují mnohem větší znečišťovatelé životního prostředí, třeba obří lodě. Ani ty už naštěstí nezůstávají bez povšimnutí a také je čeká důraz na nižší vypouštěné emise. Tato snaha ale podle nás přichází pozdě a normy jsou zaváděny jen pomalu. Je to přitom velký paradox. Nejen Evropská unie volá po stále přísnějších emisních normách pro automobily, které se v případě vznětových motorů dostaly vlastně už na hranici jejich možností, a přitom na moři plují obří lodě, které vypouštějí mnohonásobně více emisí.

V roce 2009 byla dokonce dánskou vládní agenturou pro ochranu životního prostředí vydána studie tvrdící, že pouhých 15 největších lodí světa zatěžuje životní prostředí více než všechny automobily na světě, kterých v té době bylo asi 760 milionů. A to není řeč o sice menších, ale stále velice „špinavých“ lodí, kterých plují tisíce. Ve výsledku tak lodní doprava znečišťuje životní prostředí výrazně více než auta.Studie nepoukazovala na ekologickými aktivisty nejvíce sledované emise oxidu uhličitého, ale na nebezpečnější emise sazí, oxidů síry a dusíku. Ve srovnání s automobily totiž obří lodě používají mnohem méně kvalitní palivo. Tzv. zásobníkové palivo jsou vlastně nepoužité zbytky při rafinaci nafty z ropy, které jsou plné nebezpečných látek, jako je třeba síra. Podle odhadů tento olej může obsahovat až 3.500krát více síry než nafta používaná osobními automobily. Lodě přitom nevyužívají filtry pevných částic jako automobily, a tak tyto látky vlastně nic nezachytává.

Druhým důvodem zatěžování životního prostředí obřími loděmi je vedle spalování nekvalitního paliva jejich kontinuální práce. Lodní motory většinu roku pracují 24 hodin denně, což je samo o sobě pro životní prostředí vysoká zátěž. Navíc tyto agregáty jsou doslova obří, třeba letos na moře spuštěná obří osobní loď Harmony of the Seas se spoléhá na celkem šest dieselových motorů, dva šestnáctiválce a čtyři dvanáctiválce od finské společnosti Wärtsilä Finland Oy. James Corbett z Univerzity Delaware, zabývající se dlouhodobě světem lodní dopravy, dokonce v roce 2009 tvrdil, že na světě ročně zemře 64.000 osob v důsledku emisí vypouštěných loděmi. Jen v Evropě se má jednat asi o 27.000 lidí.

Přestože největší lodě světa zůstávají obřími znečišťovateli životního prostředí, i v jejich případě dochází k pomalým změnám a snižování jejich zátěže. Navíc i ve světě lodí se experimentuje s alternativními palivy a technikou snižující spotřebou paliva. Začíná se využívat těžký olej s nízkým obsahem síry, systémy využívající vzduchovou a solární energii nebo rekuperace odpadního tepla. Proto třeba již zmíněná Harmony of the Seas je navzdory své stále vysoké spotřebě o 20 % energeticky účinnější než sesterské lodě Oasis of the Seas a Allure of the Seas, speciální kýl navíc pomáhá snížit spotřebu paliva.

Začíná se snažit i regulační orgán Mezinárodní námořnická organizace (IMO), byť zatím pomalu. IMO schválilo normy, na jejichž základě budou muset lodě s tonáží nad 5.000 tun budou muset sbírat data o spotřebě všech typů používaného oleje. Zjištěné údaje chce IMO následně použít pro další regulaci. S ohledem na to, že podle odhadů IMO takto velké lodě představují 85 % emisí CO2 mezinárodní lodní dopravy, zdá se nám to zatím trochu málo.

A právě snižování spotřeby paliva a technika zachytávající nejnebezpečnější látky je jediným řešením, jak zátěž lodní dopravy snížit. Bez obřích tankerů a kontejnerových lodí se totiž v globalizovaném světě neobejdeme, k přepravě ropy a zboží jsou bezpodmínečně nutné. Chceme ale tímto článkem říct, že by se světové vlády měly lépe zamyslet nad tím, co životní prostředí opravdu ničí, jestli miliony automobilů, nebo pár desítek lodí?

Snižování emisí oxidů síry

Zhruba tak se dá postihnout navýsost úspěšný krok - snížení emisí oxidů síry - produkovaných lodní dopravou. Varování, že s poklesem emisní zátěže produkované lodní dopravou se nemusí pojit jen benefity, vyřknul Leon Simons, člen představenstva Římského klubu, v roce 2020.

Po odsíření tepelných elektráren se jedním z nejvýraznějších antropogenních zdrojů oxidů síry v planetární atmosféře stala lodní doprava. Trajekty, tankery a obří kontejnerové lodě. Proto byla za velký úspěch považována dohoda o snížení těchto emisí, uzavřená s Mezinárodní námořní organizací. S platností od 1. ledna 2020 už nesměla být v lodní dopravě používána paliva s obsahem síry 3,5 %, jak bývalo dříve zvykem, ale jen paliva s limitem do 0,5 %. Většina velkých námořních přepravců na to zareagovala v dostatečném v předstihu. Tím, že své lodě vybavovaly tzv. scrubbery, zařízeními pro předčištění paliv, případně skutečně přecházely na nízkosirné topné oleje.

Podstatné je, že efekt tohoto opatření byl nad očekávání rychle patrný. Tohle byla ta pro zdraví lidí, čistší vzduch a životní prostředí ta prvotní dobrá zpráva. Imise síry a jejich aerosoly přispívaly ke zvyšování albeda (schopnosti odrážet světelné záření), a tak paradoxně brzdily globální oteplování. Většina tepelných zisků planety, okolo 89 %, je absorbována oceány. Poté, co se ovzduší nad oceány díky zákazu vysocesirných paliv pročistilo, dostavil se i náležitý výsledek. Jinak řečeno: rozsáhlé oblasti oceánů, ty s frekventovanou lodní přepravou, byly po desetiletí „ochlazovány“ díky emisím oxidů síry.

Přesněji tedy díky jejich sirným aerosolům a reakcím mezi těmito aerosoly a mraky. Rozptylovaly sluneční záření dopadající z vesmíru, ovlivňovaly vznik kondenzačních jader mraků, zvyšovaly oblačnost a také její vytrvalost, stálost. Emise síry ovlivňovaly regionální i globální albedo.

„Globální oteplování je především oteplování oceánů,“ shrnuje to Simons. Důsledek poklesu emisí oxidů síry popisuje jako „terminační šok“. V tomto případě tedy zhroucení jednoho z „ochlazovacích“ planetárních mechanismů kvůli snížení emisí.

Když Simons s kolegy v roce 2020 publikovali svoji analýzu, byla z textu cítit určitá nejistota, jak už to tak u klimatických scénářů bývá. Nad severním Atlantikem a Tichým oceánem skutečně dochází k rychlému poklesu albeda, zvýšení solárního příjmu a tedy výraznějšímu oteplení. Nad těmito oblastmi dochází i k poklesu celkové oblačnosti. Teplejší Země vyzařuje více tepla, zatímco více vodní páry a dalších skleníkových plynů pohlcuje infračervené záření.

Globální nárůst průměrné teploty se tím zrychluje. Tady už Leon Simons moc spekulovat nechce. Jde totiž o odhady s vysokou mírou nepřesnosti. „Samozřejmě, že pokud bude tento trend pokračovat, mohlo by to znamenat, že střední zeměpisné šířky severní polokoule se budou oteplovat mnohem rychleji. Mohlo by to také ovlivnit globální a regionální systémy počasí, jako jsou například monzuny. Je taky pravděpodobné, že se zvýšila frekvence meteorologických odchylek, projevů extrémního počasí,“ vyjmenovává Simons.

Strašit ale nechce. Jen upozorňuje na to, že významný pokles emisí oxidů síry je něco, co bychom rozhodně měli vzít do úvahy při vytváření dalších klimatických modelů. Jsou faktorem, se kterým je třeba počítat.

CLIA a snižování uhlíkové stopy

Lodní společnosti segmentu výletních lodí stojí v čele ve vývoji odpovědných environmentálních postupů a jsou příkladem pro globální lodní průmysl. Členské společnosti mezinárodní asociace plavebních společností CLIA si dali za cíl dosáhnout do roku 2050 čisté, uhlíkově neutrální plavby v rámci jejich celosvětové flotily.

Plavební společnosti ve velkém rozsahu investují do přelomových nových technologií, které před pěti až deseti lety neexistovaly. Příklady zahrnují pohon lodí na LNG palivo, systémy čištění odpadních plynů, pokročilé systémy čištění odpadních vod, vzduchový lubrikační systém pro snížení frikčního odporu a speciální nátěry pro snížení spotřeby paliva, energeticky účinné motory, využívání pobřežních energií a mnohé další pokrokové novinky. Zástupci průmyslu výletních plaveb si uvědomují, že k dosažení nulových emisí uhlíku v globální námořní flotile je zapotřebí velkého úsilí v oblasti výzkumu a vývoje, věnovaného výrobě nových paliv, pohonných systémů a souvisejících technologií.

Lodní společnosti sdružené v CLIA se v prosinci 2018 zavázaly v rámci celé flotily snížit do roku 2030 míru emisí uhlíku o 40 % ve srovnání s úrovněmi v roce 2008. Průmysl výletních lodí na celém světě usilovně pracuje na dosažení tohoto ambiciózního cíle.

Technologie budoucnosti:

• Systémy čištění výfukových plynů (EGCS), které snižují hladinu oxidů síry až o 98 %, celkový objem pevných částic o 50 % (včetně elementárního a organického uhlíku a černého uhlíku) a oxidů dusíku o 12 %.
• Používání tekutého přírodního plynu LNG jako paliva. LNG má prakticky nulové emise síry, 95 - 100 % méně emisí pevných částic, 85 % méně emisí NOx a až 20 % méně emisí skleníkových plynů.
• Nové systémy čištění odpadních vod, které využívají pokročilé čištění na terciární úrovni pro generování odpadních vod, jsou ekvivalentní nejlepším pobřežním čistírnám a jejich využití daleko přesahuje mezinárodní požadavky.
• Zkoumá se také využití alternativních udržitelných paliv a pohonu na baterie/hybridní energii.

Energetická účinnost je přirozeným klimatickým řešením:

• Vzduchové mazací systémy pro trupy lodí ke snížení odporu a spotřeby paliva pro vyšší efektivitu.
• Energeticky účinné motory, které spotřebují méně paliva a snižují emise.
• Systémy umožňující lodím „připojit se“ k pobřežním zdrojům energií během kotvení v přístavech, pro celkové snížení emisí.
• Speciální nátěry na trupy lodí, které snižují spotřebu paliva až o 5 %.
• Montáž tónovaných oken, spotřebičů s vyšší účinností a HVAC systémů a oken, která zachytávají a recyklují teplo.
• Optimalizované itineráře plaveb ovlivňující rychlost, trasy a ujeté vzdálenosti s cílem výrazně snížit spotřebu paliva.
• LED osvětlení - vydrží 25x déle a spotřebuje o 80 % méně energie

Environmentální udržitelnost je více než jen dekarbonizace. Rozsah a důkladnost recyklace na výletních lodích jsou často mnohem větší než v mnoha městech, která navštíví. Některé lodě dokáží opětovně využít až 100 % odpadu vytvořeného na palubě - vytřídit, znovu použít, recyklovat a po definitivním použití přeměnit odpad na energii. Většina plavebních společností na svých palubách zcela vyloučila plasty pro jednorázové použití.

Na základě doporučení a souhlasu svých členů přijala organizace CLIA environmentální politiku, jejíž implementaci jako podmínku členství každoročně ověřují generální ředitelé členských plavebních společností.

Emise CO2 z dopravy

Doprava odpovídá přibližně za čtvrtinu všech emisí CO2, z toho automobilová doprava přibližně za tři čtvrtiny všech emisí z dopravy a lodě přibližně za patnáct procent (v posledních letech množství emisí z námořní dopravy roste).Emise CO2 z lodní stejně jako letecké dopravy nejsou součástí přelomové Pařížské dohody o změně klimatu z roku 2015, kterou podepsalo 195 členských států OSN.

I v letectví se zvyšuje účinnost přepravy. Například množství paliva na jednoho cestujícího kleslo mezi roky 2005 a 2017 o 24 %. Letectví spadá do evropského systému emisních povolenek EU ETS už od roku 2012, ale kvůli mezinárodnímu tlaku je rozsah emisního zpoplatnění omezený na lety uvnitř EU. To znamená, že emise z letadel, které přilétají do EU nebo odlétají mimo EU, nejsou zpoplatněné.

Globální zpoplatnění leteckých emisí by měl vyřešit mezinárodní systém vyvažování (offsetting) uhlíkových emisí zvaný Corsia (Carbon Offsetting Scheme for International Aviation), který začal fungovat v roce 2021. Jeho režim snižování emisí je však mnohem benevolentnější než EU ETS.

Pokud by Corsia v Evropě nahradila EU ETS, vedlo by to ke zvýšení emisí z letectví, což je v rozporu s klimatickými závazky EU. Zároveň je ale potřeba snižovat emise i z letů mimo EU. V roce 2024 proto začne EU ETS platit pro letadla v původním rozsahu z roku 2012, tzn. zpoplatnění emisí se začne vztahovat na všechny lety, které začínají nebo končí v EU.

Rozdíly v palivech a emisích

Malé motory aut spalují benzín a naftu - pečlivě upravená a relativně řídká paliva. Obří vznětové motory zaoceánských lodí si na nějaké jemnosti nepotrpí a spalují nejčastěji husté ropné frakce, tedy topné oleje a mazut, zbytková paliva - prakticky odpad ze zpracování ropy. Z odlišného paliva i konstrukce motoru u aut a lodí pak vyplývají i rozdílné emise. Motorový benzín a nafta téměř žádnou síru neobsahují.

Lodní palivo oproti tomu může obsahovat 0,5 % síry, tedy zhruba třistakrát víc než palivo pro osobní nebo nákladní automobily. Navíc se jedná o zpřísněnou hodnotu z roku 2020. Do té doby byl běžný obsah síry v lodním palivu 2-3,5 %, tedy přibližně 2 000× vyšší než u benzínu nebo nafty. Lodě přitom i nadále mohou spalovat palivo s vyšším obsahem síry, jsou-li vybavené zařízením na snižování emisí, tzv. scrubbery.

Auta tedy téměř žádné emise oxidů síry nevypouštějí, zatímco lodě jich vypouštějí poměrně dost.

tags: #největší #lodě #světa #emise #uhlíku

Oblíbené příspěvky:

• Koše na odpadky z plastu
• Využití travního kompostu
• Nakládání s odpady Praha
• Historie soukromých emise bankovek
• Redukce odpadních trubek