Ảnh hưởng của các quy định lên việc lựa chọn dầu xy lanh (Phần I)

I. GIỚI THIỆU

VÌ ĐÂU MÀ BỐI CẢNH VỀ DẦU BÔI TRƠN LẠI THAY ĐỔI?
Việc đưa ra các quy định phát thải và hiệu suất đã làm thay đổi cách thức hoạt động của tàu, các loại nhiên liệu được sử dụng và các công nghệ được lắp đặt trên tàu.

Một loạt các nhiên liệu khác nhau đang được sử dụng để cung cấp năng lượng cho tàu cùng với nhiên liệu truyền thống như dầu HFO (Heavy Fuel Oil).

Các thiết kế động cơ đang phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu hiệu suất, điều này sẽ ảnh hưởng đến điều kiện hoạt động trong xy lanh động cơ.  

Tóm lại, 3 thay đổi chính trong hoạt động của tàu, nhiên liệu sử dụng và sự phát triển động cơ đã diễn ra trong vài năm gần đây là:

   • Thay đổi mô hình hoạt động giúp có lợi cho việc chạy thấp tải (low steaming).

   • Việc sử dụng nhiên liệu hàng hải thay thế nhiên liệu nặng (HFO) có mức hàm lượng lưu huỳnh khác nhau.

   • Sự phát triển của thiết kế động cơ mới do điều luật giảm phát thải và nhu cầu cải thiện hiệu suất năng lượng.

Tất cả các yếu tố trên ảnh hưởng đến lựa chọn dầu xy lanh phù hợp với hoàn cảnh hiện tại và cả trong tương lai.

TẠI SAO VIỆC THAY ĐỔI DẦU BÔI TRƠN LẠI QUAN TRỌNG VỚI CÁC NHÀ KHAI THÁC TÀU?
Những thay đổi này là cơ sở để điều chế các loại dầu xy lanh có các tính năng khác nhau, dành cho các điều kiện hoạt động và loại nhiên liệu tương thích với các yêu cầu nhiên liệu và hoạt động của động cơ.

Nếu không thay đổi dầu bôi trơn sẽ gây tốn chi phí rất nhiều do các thiệt hại về máy móc nghiêm trọng và các sự cố động cơ có thể xảy ra.

Lựa chọn sai dầu xy lanh và mức cấp dầu xy lanh sai cũng có thể làm tăng đáng kể chi phí hoạt động .
Vì vậy việc chọn đúng loạị dầu xy lanh và mức cấp dầu phù hợp với động cơ là điều kiện bắt buộc.

Bản hướng dẫn này được phát triển giúp hỗ trợ các nhà khai thác lựa chọn dầu nhờn hàng hải bằng cách cung cấp thông tin về các quy định hiện hành, ảnh hưởng đến sự lựa chọn dầu bôi trơn xy lanh.
Bên cạnh đó, hướng dẫn cũng sẽ đề cập đến các quy định trong tương lai, cần được xem xét khi đưa ra các quyết định lựa chọn dầu xy lanh. Tác động của các loại nhiên liệu và công nghệ khác nhau, ảnh hưởng lên lựa chọn dầu bôi trơn cũng được đề cập.
 

Vai trò của dầu xy lanh
Về cơ bản dầu xy lanh có vai trò như là chất bôi trơn tạo thành màng dầu giữa séc măng va sơ mi xy lanh.

Dầu có vai trò làm sạch nhờ các phụ gia tẩy rửa và cũng đóng vai trò như chất trung hoà xait sulphuric hình thành từ các sản phẩm cháy và lưu huỳnh có trong nhiên liệu.

Các thay đổi về điều kiện hoạt động như thay đổi nhiên liệu hoặc áp suất hoạt động của các động cơ có thể làm ảnh hưởng đến hiệu suất của dầu bôi trơn xy lanh.


II. HIỂU VỀ CÁC QUY ĐỊNH LIÊN QUAN

2.1  Hàm lượng Lưu Huỳnh Trong Nhiên Liệu và Phát Thải SOx
Sự phát thải của oxit lưu huỳnh (SOx) từ các tàu được quy định bởi Tổ Chức Hàng Hải Quốc Tế (IMO) với quy mô quốc tế và trên cơ sở cấp khu vực bởi các cơ quan quản lý tham gia.

Sự phát thải SOx từ tàu được hình thành trong buồng đốt của động cơ do hàm lượng lưu huỳnh có trong nhiên liệu. Nồng độ của khí SOx được tạo thành liên quan trực tiếp đến hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu.

Do đó, việc giảm hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu hàng hải dựa theo yêu cầu quy định về giảm phát thải SOx. Luật cũng cho phép các nhà khai thác tàu tuân thủ quy định bằng việc lắp đặt các công nghệ xử lý khí xả thích hợp.

 Khu vực kiểm soát phát thải (ECAs) và giới hạn hàm lượng lưu huỳnh toàn cầu (MARPOL Annex VI, Regulation 14)
 Công Ước Quốc Tế Về Ngăn Ngừa Ô Nhiễm Từ Tàu (MARPOL) Phụ lục VI, Điều 14, đưa ra các quy định về phát thải SOx từ các tàu.
 Mức phát thải này được áp dụng thông qua việc thực thi giới hạn hàm lượng lưu huỳnh toàn cầu và chỉ định mức giới hạn về phát thải SOx, tạp chất (particulate
 matter-PM) và/hoặc NOx trong khu vực Kiểm Soát Phát Thải.
 
 Khu Vực Kiểm Soát Phát Thải (Emission Control Areas)
 Có 4 khu vực áp dụng MARPOL SOx ECAs bao gồm:

  • Biển Baltic (The Baltic Sea ECA)

  • Biển Bắc (The North Sea ECA)

  • Bắc Mỹ (The North American ECA)

  • Biển Caribbean (The United States Caribbean Sea ECA)

  Tại 4 khu vực ECA này thì hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu sử dụng được cho phép là 0.1%.

 Giới Hạn Hàm Lượng Lưu Huỳnh Toàn Cầu (Global Sulphur Ca)
 3.5% là giới hạn hàm lượng lưu huỳnh tối đa trong nhiên liệu hàng hải hiện nay được áp dụng trên phạm vi toàn cầu

2.1.2  Chỉ thị hàm lượng lưu huỳnh theo EU 2012/33/EC
Dưới chỉ thị về lưu huỳnh của Châu Âu, các tàu hoạt động trong các vùng ECA thuộc phạm vi Biển Baltic và Biển Bắc phải sử dụng nhiên liệu hàng hải có hàm lượng lưu huỳnh tối đa 0.1%. Yêu cầu này đã có hiệu lực kể từ ngày 1/1/2015
Điều luật này được áp dụng cho tất cả các tàu không phân biệt cờ, kích cỡ hoặc độ tuổi.

Đối với các tàu thuyền hoạt động bên ngoài SOx ECAs của Châu Âu, nhưng trong phạm vi các vùng biển của Châu Âu,hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu hàng hải tối đa là 3.5%, phù hợp với giới hạn hàm lượng lưu huỳnh toàn cầu.

Ngoại lệ duy nhất là các tàu chở khách chuyên tuyến cần phải sử dụng nhiên liệu với hàm lượng lưu huỳnh trong nhiên liệu tối đa là 1.5%

Con số này dự kiến sẽ thay đổi còn 0.5% cho tất cả các tàu vào năm 2020 hoặc năm 2025, phụ thuộc vào thông báo sắp tới của IMO vào cuối năm 2016 (theo quyết định hiện hành của IMO: từ 01/01/2020 tất cả các tàu sẽ phải sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh không lớn hơn 0.5% - người dịch)

2.1.3  Điều luật kiểm soát sự ô nhiễm không khí của Hồng Kông
Cơ quan bảo vệ môi trường của chính quyền Hồng Kông đã thực hiện Điều luật Kiểm soát ô nhiễm không khí (Ocean Going Vessels) (Fuel at Berth), có hiệu lực từ ngày 1 tháng 7 năm 2015.

Điều luật này yêu cầu tất cả các tàu có trọng tải trên 500 Gross Tonnes (GT) phải chuyển sang dùng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh không quá 0.5% khi tàu ở vị trí có thể thả neo (ngoại trừ giờ đầu tiên và giờ cuối cùng của thời gian tàu đã thả neo)

Nhiên liệu thay thế như dầu khí hàng hải (MGO) hoặc khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) cũng có thể được sử dụng.

2.1.4  Các vùng kiểm soát khí thải của trong tương lai của Trung Quốc
Vào tháng 12 năm 2015, chính quyền Trung Quốc tuyên bố thiết lập vùng ECA trong Vùng Đồng Bằng Sông Châu Giang, Đồng Bằng Sông Dương Tử và các vùng nước vịnh Bột Hải. Các quy định này hiện đã có hiệu lực kể từ ngày 1 tháng 1 năm 2016.

Vùng ECA Trung Quốc là luật địa phương và không được tạo ra theo điều luật IMO MARPOL Annex VI ECA.
Luật có mức giới hạn hàm lượng lưu huỳnh là 0.5%.

Các giới hạn điều luật ECA của Trung Quốc này có hiệu lực đối với tàu neo tại cảng thuộc Thượng Hải, Ninh Ba, Chu San, Tô Châu và Nam Thông.

Điều này sẽ được gia hạn đến ngày 1 tháng 1 năm 2017, đối với các tàu cập bến tại các cảng quan trọng khác trong vùng ECA.

Vào ngày 1 tháng 1 năm 2019, tất cả các tàu hoạt động trong các vùng ECA sẽ phải sử dụng nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh tối đa 0.5%.

Đối với các quốc gia khác trên thế giới

Việc thiết lập CEAs bao gồm toàn bộ vùng ven biển Đại Tây Dương của Châu Âu, Biển Địa Trung Hải, miền ven biển Hàn Quốc, Biển Nhật Bản, bờ biển Úc, các tuyến đường biển của Singapore, Malaysia và Indonesia đã được xét đến.

Tuy nhiên, cho đến thời điểm hiện tại vẫn chưa có quốc gia nào trong số các quốc gia được liệt kê ở trên đưa ra ý định thiết lập một cách chắc chắn.

2.1.5  Giảm hạn mức lưu huỳnh toàn cầu vào năm 2020 hoặc 2025
Cuối năm 2016, Ủy ban môi trường hàng hải (MEPC) của Tổ chức hàng hải quốc tế (IMO), dự kiến sẽ đưa ra quyết định về việc có áp dụng chỉ thị giảm hạn mức lưu huỳnh toàn cầu từ mức 3.5% xuống 0.5% từ ngày 1 tháng 1 năm 2020 hay sẽ trì hoãn đến ngày 1 tháng 1 năm 2025.

Việc giảm hạn mức lưu huỳnh sẽ thúc đẩy đội tàu toàn cầu chuyển sang sử dụng nhiên liệu hàng hải có hàm lượng lưu huỳnh tối đa 0.5% (chẳng hạn như sử dụng các nhiên liệu cặn có lưu huỳnh thấp, nhiên liệu chưng cất hoặc LNG, hoặc lắp đặt bộ lọc khí..).

2.2  Sự phát thải khí Nitrogen Oxides (NOx)
Việc phát thải khí NOx từ các tàu được Tổ chức hàng hải quốc tế (IMO) quy định trên cả phạm vi quốc tế bởi và phạm vi địa phương và được hỗ trợ bởi các cơ quan quản lý tham gia.

Khí thải NOx từ tàu được sinh ra trong động cơ là kết quả phản ứng của nitrogen và oxygen trong quá trình đốt cháy nhiên liệu.

2.2.1  Các khu vực kiểm soát phát thải khí NOx (MARPOL Annex VI, Regulation 13)
Phụ lục VI Công ước quốc tế về Ngăn ngừa Ô nhiễm từ Tàu (MARPOL),

Điều luật 13, quy định mức phát thải khí NOx từ tàu dựa trên chỉ định của NOx ECAs. Điều luật này kết hợp các giai đoạn tuân thủ theo từng cấp, cho phép các mức độ phát thải khí NOx khác nhau tùy theo ngày xây dựng của tàu (hoặc ngày lắp đặt động cơ thay thế bổ sung) và tốc độ động cơ được đánh giá (RPM).

Điều luật 13 được áp dụng cho tất cả các động cơ hàng hải đã lắp đặt với công suất máy hơn130kW, không phân biệt trọng tải của tàu.

Các điều luật Cấp I và Cấp II áp dụng cho các vùng biển toàn cầu, trong khi các giới hạn phát thải Cấp III NOx chỉ áp dụng cho các tàu được đóng vào hoặc sau ngày 1 tháng 1 năm 2016, hoạt động trong các vùng NOx ECAS.

Hiện tại có hai vùng hoạt động NOx ECAS là: ECA Bắc Mỹ và ECA Biển Caribbean của Mỹ.


                                                   MARPOL Phụ lục VI Giới hạn hàm lượng phát thải NOx.
                                                          Dữ liệu được cập nhật từ: AirClim, 2013

2.2.2  Các khu vực kiểm soát phát thải khí NOx trong thời gian tới
Cuộc họp thường niên của Helsinki Commission (HELCOM) đã nhất trí về một quy trình bao gồm việc đệ trình một dự thảo với IMO đối với vùng Baltic NOx ECA vào năm 2016. Điều này dự kiến sẽ diễn ra song song với các đệ trình NOx ECA tương tự từ các quốc gia Biển Bắc.

Không có các NOx ECAs nào khác được xem xét tại thời điểm hiện tại.

2.2.3  Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ, Đạo luật Không khí sạch
Ngày 1 tháng 1 năm 2014, điều luật Cấp 4 đề xuất bởi Cơ quan bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) bắt đầu có hiệu luật.

Áp dụng cho các tàu đi biển lớn và bất kỳ tàu nào mang cờ Mỹ đã quy định rằng PM và NOx phải giảm thêm tương đối ở mức 90% và 80%, so với các cấp trước đó. Để đáp ứng tiêu chuẩn phát thải Cấp 4, các nhà sản xuất động cơ sẽ sản xuất động cơ mới, tích hợp công nghệ kiểm soát phát thải tiên tiến, dùng cho các động cơ có bộ giảm xúc tác chọn lọc (SCR) nhằm đạt được yêu cầu mức giảm NOx.

Hiện tại không có kế hoạch thay đổi việc hoãn lại Đạo Luật Không Khí Sạch EPA liên quan đến tàu biển.

2.3  Chỉ số thiết kế hiệu quả năng lượng và Kế hoạch quản lý hiệu quả năng lượng Tàu
Chỉ số thiết kế hiệu quả năng lượng (EEDI) và Kế hoạch quản lý hiệu quả năng lượng Tàu (SEEMP) bắt đầu có hiệu lực vào tháng 1 năm 2013.

EEDI áp dụng cho các tàu mới lớn, có trọng tải hơn 400 tấn (GT), thay đổi tùy theo loại tàu, kích cỡ và chức năng của tàu.

Đây là thước đo lượng phát thải khí carbon dioxide (CO2) mỗi tấn trên mỗi hải lý. Giá trị EEDI càng nhỏ có nghĩa là tàu hiệu quả hơn về mặt tiêu thụ năng lượng mỗi tấn trên hải lý.

Mức độ tham chiếu được thiết lập cho từng loại tàu, theo đó sự giảm cấp gia tăng được yêu cầu mỗi 05 năm.

Quy định hiện tại không áp dụng cho các tàu khách, tàu hỗn hợp (phà, tàu phà hoặc tàu chở ô tô, và tàu du lịch) và các tàu đặc biệt mà tấn trọng tải không phải là đại diện đầy đủ về khả năng vận chuyển.

Các mục tiêu của EEDI bao gồm:
•  Cải tiến 10% tổng thể hiệu quả năng lượng của tàu, áp dụng cho các tàu mới đóng từ năm 2015 đến năm 2019. 
•  Các tàu đóng từ năm 2020 đến năm 2024 sẽ phải nâng cao hiệu quả năng lượng từ 15% đến 20% tùy theo loại tàu. 
•  Các tàu được chuyển giao sau năm 2024 sẽ phải có hiệu quả hơn 30%.

Ngoài qui định EEDI, Chương 4 mới của Phụ lục VI còn yêu cầu tất cả các tàu hoặc các công ty vận hành tàu phát triển và duy trì một khuôn khổ SEEMP; cung cấp một thiết bị giám sát hiệu quả hoạt động theo thời gian, hướng đến thúc đẩy xem xét tính hiệu quả của công nghệ và quy trình mới nhằm tối ưu hóa hiệu suất.