航空和海运部门将更加依赖基于燃料的解决方案以实现脱碳

2024-3-1 11:24 来源: 中国石化报 |作者: 顾家瑞

国际能源署近期的一份报告指出，在过去十年中，部署低排放燃料对于加快交通运输部门的脱碳至关重要。道路运输部门拥有重要的电气化机会，而航空和海运部门将更加依赖基于燃料的解决方案以实现脱碳。

增加航空和航运脱碳选择多样性

报告表示，从电解氢获得燃料或电子燃料是一种可行的方式，并应在2030年前迅速扩大规模，这得益于廉价可再生电力的大规模扩张和电解槽的预期成本降低。低排放的电子燃料可以增加航空和航运脱碳选择的多样性，并且与生物燃料协同发挥巨大的作用，特别是二氧化碳生物利用技术。

国际能源署的这份报告对一系列新兴的电子燃料技术进行了技术和经济角度的评估，包括评估了到2030年要实现电子燃料在航空和航运中10%份额的宏伟目标，对于所需成本削减、资源和基础设施投资等方面的影响。

为航运加快部署低排放电子燃料将需要对加油基础设施和船舶进行大量投资。实现10%的运输份额将需要大约70Mt/年的电子氨或甲醇。这是目前全球氨贸易量的3.5倍，或甲醇贸易量的两倍。航运能力方面的额外累计投资将达到300~750亿美元，这取决于投资在氨船和甲醇船之间的分配。这意味着在2023~2030年期间，造船市场的累计规模将占不到5%的份额。同样，加油基础设施的增量投资预计在100~300亿美元左右。

含碳低排放的e-煤油和e-甲醇将需要大幅增加二氧化碳的利用率，并与生物燃料生产存在着巨大的潜在协同作用，因为生物乙醇和生物甲烷工厂的副产品二氧化碳是其最便宜的来源（每吨二氧化碳20~30美元）。此外，它们来自可持续的生物源，能够生产低生命周期温室气体排放的电子燃料。

让交通运输行业更加“绿色”

众所周知，交通运输是全球温室气体排放的主要来源之一，因此，在减少交通运输的碳排放方面采取有效措施至关重要。电子燃料作为一种低碳燃料，可以成为更清洁的工具，使飞机、轮船、汽车等交通运输行业更加“绿色”。

首先，电子燃料通过减少化石燃料的使用量来减少碳排放。电子燃料是通过电解氢或电解碳源产生的燃料，这些燃料不会释放出大量的二氧化碳和其他温室气体。相比传统的石油燃料，电子燃料可以显著降低交通运输的碳排放。因此，电子燃料在减少交通运输碳足迹方面具有巨大的潜力。

其次，电子燃料具有多样性和灵活性。电解氢和电解碳源可以使用多种可再生能源，如太阳能和风能作为电力来源，因此，电子燃料的生产过程本身就是可持续的。而且，电子燃料可以在不同的交通工具中使用，包括航空和航运等高能耗的领域。这种多样性和灵活性使得电子燃料成为一个可行的替代品，能够满足不同交通运输需求的碳减排目标。

此外，电子燃料还可以与其他脱碳技术相结合，实现协同效应。例如，电子燃料生产过程中产生的二氧化碳可以被捕获并用于生物燃料生产，这种利用生物二氧化碳的方式可以进一步减少碳排放。因此，电子燃料与其他技术的结合可以实现更大规模的碳减排效果。

有望成为交通运输脱碳的重要策略

然而，国际能源署指出，要在交通运输中实现电子燃料的大规模应用还面临一些挑战。首先是成本的问题，目前电子燃料的生产成本较高，需要进一步降低成本才能实现商业化规模。其次是基础设施建设的挑战，需要适应电子燃料的生产和储存需求，以及相关的供应链建设。最后，政策和市场机制的支持也是推动电子燃料发展的关键因素。

电子燃料一经问世便备受瞩目，其对于加快交通运输部门的脱碳至关重要，同时还可以与其他脱碳技术相结合实现协同效应。在商业化的过程中，成本和效率问题使其推广应用更具挑战性。尽管如此，通过降低成本、建设基础设施和提供政策支持，推广应用电子燃料未来有望成为全球交通运输脱碳的重要策略之一。

什么是电子燃料？

电子燃料又称合成燃料，是指通过可再生能源或脱碳电力生产的气体或液体燃料，包括电子乙烷、电子煤油和电子乙醇。与生物质燃料不同，电子燃料的原料为氢气和二氧化碳。因此，业界认为电子燃料可以成为汽柴油的绿色替代品，但针对其成本高、能效低且并不绿色的争议仍不绝于耳。

电子燃料站上风口，实现商业发展仍需突破

●王林

2023年第四季度，围绕电子燃料诞生了两笔颇受关注的合作：其一，沙特阿美与沙特公共投资基金子公司NEOM将合作建造一座电子燃料示范工厂，通过可再生能源制氢和碳捕获技术实现低碳合成汽油商业生产。其二，智利燃料生产商HIF Global与日本能源公司引能仕株式会社达成协议，将向后者供应绿色氢基电子燃料。

欧盟委员会在2023年2月提出2035年禁售燃油车，遭到德国、波兰、意大利的强烈反对，为此不得不为包括电子燃料在内的合成燃料“开绿灯”，调整为欧盟2035年后销售的燃油车必须使用100%碳中和的电子燃料。

沙特阿美表示，与传统燃料相比，电子燃料可以减少二氧化碳排放量超70%。

德国工业巨头博世则预计，到2030年，约一半燃油车可以通过使用合成燃料继续上路。目前，保时捷、奥迪等各大汽车制造商都是合成燃料的追捧者，尤其是电子燃料。

保时捷于2021年投建了全球首个电子燃料工厂，同时还在规划其他电子燃料工厂项目。保时捷已经投资超过1亿美元用于电子燃料开发和生产。

“电子燃料潜力巨大。目前，全球有超过13亿辆内燃机汽车，电子燃料无疑是这些汽车走向碳中和的可行替代方案。”保时捷开发与研究执行董事会成员迈克尔·斯坦纳强调。

虽然电子燃料在燃烧时也会产生二氧化碳，但由于在合成过程中吸收了二氧化碳，因此，电子燃料被认为是一种碳中和的新燃料。

日本成蹊大学理工系教授里川重夫表示，作为化学物质，电子燃料与汽油成分相同，其抗爆震性和动力性基本能达到98号汽油水准，但有害物质排放却大大降低。

不过，电子燃料是否真的“绿色、清洁”，仍然有待商榷。反对者认为，电子燃料本质上仍是化石基燃料，生产过程也是能源密集型，且成本和效率均不具优势，完全没有存在的必要。

国际清洁运输委员会研究发现，因水在电解、合成及燃料燃烧时会产生能量损失，电子燃料汽车存在能源使用效率低的问题。在使用等量再生能源的情况下，电动汽车续航距离要比电子燃料汽车长5倍。

欧盟非政府组织运输与环境联合会则指出，电子燃料汽车虽然碳排放量会降低，但会排放致癌物二氧化氮，直接降低了其作为清洁燃料的绿色属性。

“多年来，电子燃料一直强调其‘清洁高效’，但实际其排放的是二氧化碳以外的其它污染物。”运输与环境联合会政策经理亚历克斯·凯恩斯表示。

油价网指出，电子燃料有望成为燃料市场规则改变者，其高热值、低污染等特性，尤其可以在脱碳难、电动化转型难的领域发挥重要作用。