航空和海運部門將更加依賴基于燃料的解決方案以實現脫碳

2024-3-1 11:24 來源: 中國石化報 |作者: 顧家瑞

國際能源署近期的一份報告指出，在過去十年中，部署低排放燃料對于加快交通運輸部門的脫碳至關重要。道路運輸部門擁有重要的電氣化機會，而航空和海運部門將更加依賴基于燃料的解決方案以實現脫碳。

增加航空和航運脫碳選擇多樣性

報告表示，從電解氫獲得燃料或電子燃料是一種可行的方式，并應在2030年前迅速擴大規模，這得益于廉價可再生電力的大規模擴張和電解槽的預期成本降低。低排放的電子燃料可以增加航空和航運脫碳選擇的多樣性，并且與生物燃料協同發揮巨大的作用，特別是二氧化碳生物利用技術。

國際能源署的這份報告對一系列新興的電子燃料技術進行了技術和經濟角度的評估，包括評估了到2030年要實現電子燃料在航空和航運中10%份額的宏偉目標，對于所需成本削減、資源和基礎設施投資等方面的影響。

為航運加快部署低排放電子燃料將需要對加油基礎設施和船舶進行大量投資。實現10%的運輸份額將需要大約70Mt/年的電子氨或甲醇。這是目前全球氨貿易量的3.5倍，或甲醇貿易量的兩倍。航運能力方面的額外累計投資將達到300~750億美元，這取決于投資在氨船和甲醇船之間的分配。這意味著在2023~2030年期間，造船市場的累計規模將占不到5%的份額。同樣，加油基礎設施的增量投資預計在100~300億美元左右。

含碳低排放的e-煤油和e-甲醇將需要大幅增加二氧化碳的利用率，并與生物燃料生產存在著巨大的潛在協同作用，因為生物乙醇和生物甲烷工廠的副產品二氧化碳是其最便宜的來源（每噸二氧化碳20~30美元）。此外，它們來自可持續的生物源，能夠生產低生命周期溫室氣體排放的電子燃料。

讓交通運輸行業更加“綠色”

眾所周知，交通運輸是全球溫室氣體排放的主要來源之一，因此，在減少交通運輸的碳排放方面采取有效措施至關重要。電子燃料作為一種低碳燃料，可以成為更清潔的工具，使飛機、輪船、汽車等交通運輸行業更加“綠色”。

首先，電子燃料通過減少化石燃料的使用量來減少碳排放。電子燃料是通過電解氫或電解碳源產生的燃料，這些燃料不會釋放出大量的二氧化碳和其他溫室氣體。相比傳統的石油燃料，電子燃料可以顯著降低交通運輸的碳排放。因此，電子燃料在減少交通運輸碳足跡方面具有巨大的潛力。

其次，電子燃料具有多樣性和靈活性。電解氫和電解碳源可以使用多種可再生能源，如太陽能和風能作為電力來源，因此，電子燃料的生產過程本身就是可持續的。而且，電子燃料可以在不同的交通工具中使用，包括航空和航運等高能耗的領域。這種多樣性和靈活性使得電子燃料成為一個可行的替代品，能夠滿足不同交通運輸需求的碳減排目標。

此外，電子燃料還可以與其他脫碳技術相結合，實現協同效應。例如，電子燃料生產過程中產生的二氧化碳可以被捕獲并用于生物燃料生產，這種利用生物二氧化碳的方式可以進一步減少碳排放。因此，電子燃料與其他技術的結合可以實現更大規模的碳減排效果。

有望成為交通運輸脫碳的重要策略

然而，國際能源署指出，要在交通運輸中實現電子燃料的大規模應用還面臨一些挑戰。首先是成本的問題，目前電子燃料的生產成本較高，需要進一步降低成本才能實現商業化規模。其次是基礎設施建設的挑戰，需要適應電子燃料的生產和儲存需求，以及相關的供應鏈建設。最后，政策和市場機制的支持也是推動電子燃料發展的關鍵因素。

電子燃料一經問世便備受矚目，其對于加快交通運輸部門的脫碳至關重要，同時還可以與其他脫碳技術相結合實現協同效應。在商業化的過程中，成本和效率問題使其推廣應用更具挑戰性。盡管如此，通過降低成本、建設基礎設施和提供政策支持，推廣應用電子燃料未來有望成為全球交通運輸脫碳的重要策略之一。

什么是電子燃料？

電子燃料又稱合成燃料，是指通過可再生能源或脫碳電力生產的氣體或液體燃料，包括電子乙烷、電子煤油和電子乙醇。與生物質燃料不同，電子燃料的原料為氫氣和二氧化碳。因此，業界認為電子燃料可以成為汽柴油的綠色替代品，但針對其成本高、能效低且并不綠色的爭議仍不絕于耳。

電子燃料站上風口，實現商業發展仍需突破

●王林

2023年第四季度，圍繞電子燃料誕生了兩筆頗受關注的合作：其一，沙特阿美與沙特公共投資基金子公司NEOM將合作建造一座電子燃料示范工廠，通過可再生能源制氫和碳捕獲技術實現低碳合成汽油商業生產。其二，智利燃料生產商HIF Global與日本能源公司引能仕株式會社達成協議，將向后者供應綠色氫基電子燃料。

歐盟委員會在2023年2月提出2035年禁售燃油車，遭到德國、波蘭、意大利的強烈反對，為此不得不為包括電子燃料在內的合成燃料“開綠燈”，調整為歐盟2035年后銷售的燃油車必須使用100%碳中和的電子燃料。

沙特阿美表示，與傳統燃料相比，電子燃料可以減少二氧化碳排放量超70%。

德國工業巨頭博世則預計，到2030年，約一半燃油車可以通過使用合成燃料繼續上路。目前，保時捷、奧迪等各大汽車制造商都是合成燃料的追捧者，尤其是電子燃料。

保時捷于2021年投建了全球首個電子燃料工廠，同時還在規劃其他電子燃料工廠項目。保時捷已經投資超過1億美元用于電子燃料開發和生產。

“電子燃料潛力巨大。目前，全球有超過13億輛內燃機汽車，電子燃料無疑是這些汽車走向碳中和的可行替代方案?！北r捷開發與研究執行董事會成員邁克爾·斯坦納強調。

雖然電子燃料在燃燒時也會產生二氧化碳，但由于在合成過程中吸收了二氧化碳，因此，電子燃料被認為是一種碳中和的新燃料。

日本成蹊大學理工系教授里川重夫表示，作為化學物質，電子燃料與汽油成分相同，其抗爆震性和動力性基本能達到98號汽油水準，但有害物質排放卻大大降低。

不過，電子燃料是否真的“綠色、清潔”，仍然有待商榷。反對者認為，電子燃料本質上仍是化石基燃料，生產過程也是能源密集型，且成本和效率均不具優勢，完全沒有存在的必要。

國際清潔運輸委員會研究發現，因水在電解、合成及燃料燃燒時會產生能量損失，電子燃料汽車存在能源使用效率低的問題。在使用等量再生能源的情況下，電動汽車續航距離要比電子燃料汽車長5倍。

歐盟非政府組織運輸與環境聯合會則指出，電子燃料汽車雖然碳排放量會降低，但會排放致癌物二氧化氮，直接降低了其作為清潔燃料的綠色屬性。

“多年來，電子燃料一直強調其‘清潔高效’，但實際其排放的是二氧化碳以外的其它污染物?！边\輸與環境聯合會政策經理亞歷克斯·凱恩斯表示。

油價網指出，電子燃料有望成為燃料市場規則改變者，其高熱值、低污染等特性，尤其可以在脫碳難、電動化轉型難的領域發揮重要作用。