Россия
Россия
Россия
Рассматриваются современные проблемы обеспечения энергоэффективности и углеродоемкости морских судов с учетом достижения рентабельности рейсов. С января 2023 г. для всех морских конвенционных судов, занятых в международных перевозках, подобные вопросы встают особенно остро, с учетом введения в действие поправок к приложению VI Международной конвенции по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ), разработанных в рамках краткосрочной стратегии ИМО до 2030 г. по сокращению выбросов парниковых газов с судов. Проанализирован состав мирового торгового флота по типам судов и дедвейту, проведена оценка работы трампового фрахтового рынка и особенностей достижения оптимальной экономически эксплуатационной скорости судна с учетом эксплуатационно-технических конвенционных ограничений по углеродоемкости. Проанализирована транспортная работа универсального судна Singularity за три последние года с учетом изменения эксплуатационной скорости и уровня фрахтовых ставок. Предложена адекватная математическая модель назначения судну оптимальной средней эксплуатационной скорости по рейтингу углеродоемкости. Предложенные методологические материалы могут быть использованы судоходными компаниями в коммерческой и технической эксплуатации флота путем назначения эксплуатационной скорости при подготовке к рейсу и при проведении корректирующих мероприятий по энергоэффективности для достижения приемлемого уровня рейтингов углеродоемкости морских судов.
морское судно, эксплуатационная скорость, энергоэффективность, рейтинг, углеродоемкость, фрахтовые ставки, трамповое судоходство
Введение
Наибольшее количество морского флота, более 70 %, составляют наливные суда и балкеры, контейнерный флот насчитывает порядка 13,34 %. Тем не менее в секторе контейнерного судоходства активно эксплуатируется модель «экономии издержек на эффекте масштаба» и происходит увеличение вместимости судов. Размер крупнейших в мире контейнеровозов увеличился за 10 последних лет с 9 380 до 24 000 TEU. За тот же период объемы контейнерных перевозок также увеличились примерно на 75 %. В среднем размер самого большого судна в каждой стране возрос почти втрое. Таким образом, количество судов повысилось быстрее, чем объемы грузов, которыми они заполнялись. Как подтвердили результаты анализа рынка морского транспорта, основная доля судов – более 80 % – используется в трамповых перевозках. В линейных контейнерных перевозках занято не более 13,1 % флота. Для линейных перевозок характерны дорогостоящие грузы с высокой добавленной стоимостью, которые накапливаются на складах в минимальных обьемах, чтобы не замораживать оборотные средства, поэтому здесь определяющими принципами являются расписание портов и скорость доставки. Для трампового судоходства с большими партиями дешевого массового груза требуется уменьшить конечную цену доставки, и скорость для грузополучателя не имеет принципиального значения, т. к. товар накапливается на складах в значительных объемах.
С 01 января 2023 г. для всех конвенционных судов, занятых в международных морских перевозках, становится обязательным расчет достигнутого индекса энергоэффективности существующего судна EEXI и ежегодного эксплуатационного показателя углеродоемкости CII. По результатам работы судов в 2024 г. каждому судну свыше 5 000 регистровых тонн будет присваиваться рейтинг углеродоемкости по убыванию от А до Е, учитывая необходимость корректирующих действий для низких рейтингов и ежегодного ужесточения показателей, ИМО планирует добиться полной углеродной нейтральности для морского флота к 2050 г. Более 98 % флота используют сегодня ископаемое топливо, поэтому комплекс мер по улучшению энергоэффективности начинает выступать в роли определяющих ограничений в достижении эффективных экономических показателей работы флота. Здесь наиболее важным ограничением выступает средняя эксплуатационная скорость судна, от которой зависит потребление топлива и достижение допустимых показателей энергоэффективности для морских судов в эксплуатации.
Материалы и методы исследования
Структура мирового флота представлена на рис. 1 и 2. Дедвейт мирового флота по типам судов сегодня примерно одинаков (рис. 3), поэтому особенности изменения рынка морских перевозок имеют общие тенденции развития (рис. 4):
– в точке А фрахтовые ставки минимальные – рынок отправителя и суда выводятся из эксплуатации или работают на пониженных скоростях;
– в точке В ставки фрахта растут, суда вводятся в эксплуатацию, повышая предложение флота;
– в точке С предложение повышается – рынок судовладельца, выгодно увеличивать рейсооборот за счет увеличения эксплуатационной скорости судов.
Учитывая то обстоятельство, что любое транспортное судно рассматривается судовладельцем как «инструмент для получения прибыли», вопросы выбора оптимальной скорости сегодня тесно соприкасаются с конвенционными эксплуатационно-техническими ограничениями по энергоэффективности судов.
Рис. 1. Структура морского флота [1]
Fig. 1. Structure of the navy [1]
Рис. 2. Структура флота в долях от совокупного дедвейта [1]
Fig. 2. Fleet structure as a share of total deadweight [1]
Рис. 3. Дедвейт мирового флота по типам судов [1]
Fig. 3. Deadweight of the world fleet by types of vessels [1]
Рис. 4. Особенности изменения рынка морских перевозок:
D – потребность в тоннаже; П – наличие свободного тоннажа
Fig. 4. Features of the sea transportation market change: D – the need for tonnage; П – availability of free tonnage
Нами была проанализирована рейсовая работа (за последние три года) в трамповом режиме универсального судна Singularity дедвейтом 5 тыс. т на переходах из портов российского Дальнего Востока в порты Китая, Японии и Южной Кореи. Основные данные по рейсам отражены на графиках (рис. 5–7), согласно которым при изменении ставки фрахта при всех рассматриваемых скоростях можно перейти порог рентабельности рейса. К сожалению, ставка фрахта меняется в зависимости от предложений рынка. Повышенные ставки фрахта не всегда будут выгодны судоходным компаниям, потому что это будет невыгодно для грузовладельцев и уменьшит объем перевозок. Потребление топлива зависит от конструкции корпуса и его состояния (в плане обрастания корпуса и винта), размерений и типа судна. Поэтому уровень потребления топлива различен даже у однотипных судов и может разниться на величину порядка 20–30 %. На экономику судов дополнительно оказывает влияние эффект масштаба; например, для судна дедвейтом 120 тыс. т расходы на 1 т дедвейта в 2 раза меньше, чем расходы на судно в 40 тыс. т дедвейтом. Как свидетельствуют результаты анализа, снижение эксплуатационных скоростей оправдано на больших переходах и в условиях роста цен на бункер при фиксированных фрахтовых ставках на низких уровнях.
Рис. 5. График зависимости тайм-чартерного эквивалента т/х Singularity
от скорости движения и ставки фрахта (f1 = 15, f2 = 20)
Fig. 5. Graph of dependence of the time charter equivalent of m/v Singularity
on the speed of movement and freight rate (f1 = 15, f2 = 20)
Рис. 6. График зависимости тайм-чартерного эквивалента т/х Singularity
от скорости движения и ставки фрахта (f1 = 22, f2 = 22)
Fig. 6. Graph of the dependence of the time charter equivalent of m/v Singularity
on the speed of movement and the freight rate (f1 = 22, f2 = 22)
Рис. 7. График зависимости тайм-чартерного эквивалента т/х Singularity
от скорости движения и ставки фрахта (f1 = 35, f2 = 25)
Fig. 7. Graph of the dependence of the time charter equivalent of m/v Singularity on the speed
of movement and the freight rate (f1 = 35, f2 = 25)
Оптимальная скорость ограничена скоростью полного хода и минимально допустимой величиной по правилам эксплуатации главного двигателя [2–4]. В настоящих условиях в качестве ограничения сверху может быть использован индекс углеродоемкости CII по скорости ʋref:
ʋmin ˂ ʋopt ˂ ʋmax = ʋref.
Минимально допустимая скорость ʋmin определяется безопасной эксплуатацией судна и принимается не меньше 2/3 от максимальной скорости [5–7].
Минимизация расходов на 1 милю перехода дает оптимальную эксплуатационную скорость, будем считать, что оптимизируются только ходовые параметры, зависящие от эксплуатационной скорости, тогда расходы фрахтователя на ходу составят:
r = (Aр + с1q1(ʋ) + с2q2) / 24ʋ —› min, (1)
где Aр – ставка фрахта в сутки; c1 – стоимость 1 т топлива на главный двигатель; c2 – стоимость 1 т топлива на дизель-генераторы; q1(ʋ) – расход топлива в сутки, т на главный двигатель; q2 – расход топлива в сутки, т на дизель-генераторы.
Используем в (1) расход топлива в форме q1 = aʋb, продифференцируем, приравняем нулю и решим данное уравнение, тогда получим:
ʋopt = [(Ap +c2q2) / ((b–1)c1a)]1/b, (2)
т. е. ʋopt = f(Ap, c1, c2).
Согласно (2) оптимальная эксплуатационная скорость всегда определяется уровнем фрахтовых ставок и ценой на бункер. Разумеется, при определенной рыночной ситуации и техническом состоянии судна под рейтингом CII эксплуатация судна может оказаться нерентабельной при ограничениях по ʋref [8]. При этом пострадают в первую очередь быстроходные линейные суда – контейнеровозы малых и средних размерений, которым необходимо поддерживать жесткое расписание на линии.
Заключение
Основной состав мирового коммерческого флота – это трамповые суда, для которых используются малые или средние эксплуатационные скорости. Поведение судоходных компаний на фрахтовом рынке будет корректироваться начиная с 2024 г. в соответствии с достижениями рейтингов углеродоемкости CII и проведением операционных корректирующих мероприятий по энергоэффективности судов.
Предложенные методологические подходы назна-чения экономичных скоростей для обеспечения энергоэффективности морских судов в эксплуатации определяют их связь с фрахтовой ставкой и ценой на бункер. Порог рентабельной работы морского судна на фрахтовом рынке при ограничениях на энергоэффективность и углеродоемкость по критерию CII зависит от назначенной средней эксплуатационной скорости. Используя предложенную в работе методологию, можно осуществлять подготовку судов к рейсу и разрабатывать планы улучшения энергоэффективности, в том числе вносить в них корректирующие действия для судов в эксплуатации с учетом достижения ежегодных приемлемых показателей энергоэффективности и положительных рейтингов углеродоемкости на период до 2030 г.
1. The Review of Maritime Transport 2022. URL: https://unctad.org (дата обращения: 10.11.2023).
2. Резолюция МЕРС 333 (76). Руководство по методу расчета достигнутого EEXI, 2021. URL: https://wwwcdn.imo.org/localresources/en/KnowledgeCentre/IndexofIMOResolutions/MEPCDocuments/MEPC.333(76).pdf (дата обращения: 10.11.2023).
3. Резолюция МЕРС 334 (76). Руководство по освидетельствованию и сертификации EEXI, 2021. URL: https://wwwcdn.imo.org/localresources/en/KnowledgeCentre/IndexofIMOResolutions/MEPCDocuments/MEPC.334(76).pdf (дата обращения: 12.11.2023).
4. Резолюция МЕРС 335 (76). Руководство по ограничению мощности на валу / двигателя и использование резерва мощности (G1), 2021. URL: https://wwwcdn.imo.org/localresources/en/KnowledgeCentre/IndexofIMOResolutions/MEPCDocuments/MEPC.335(76).pdf (дата обращения: 12.11.2023).
5. Резолюция МЕРС 337 (76). Руководство по базовым линиям для использования с эксплуатационным коэффициентом углеродной эффективности (G2), 2021. URL: https://wwwcdn.imo.org/localresources/en/KnowledgeCentre/IndexofIMOResolutions/MEPCDocuments/MEPC.337(76).pdf (дата обращения: 13.11.2023).
6. Резолюция МЕРС 338 (76). Руководство по понижающим коэффициентам эксплуатационной углеродной интенсивности (G3), 2021. URL: https://www.imorules.com/MEPCRES_338.76.html (дата обращения: 13.11.2023).
7. Резолюция МЕРС 333 (76). Руководство по определению рейтинга эксплуатационной углеродной интенсивности судов (G4), 2021. URL: https://www.imorules.com/MEPCRES_333.76.html (дата обращения: 13.11.2023).
8. Москаленко В. М. Энергоэффективность морского судна в эксплуатации // Высокие технологии и инновации в науке: сб. тр. Междунар. науч. конф. (Санкт-Петербург, 27 сентября 2021 г.). СПб.: Изд-во ГНИИ «Нацразвитие», 2021. С. 97–102.
