可持续航空燃料和氢能航空燃料对技术_经济和环境的影响_17页_2mb

报告摘要

为可持续航空加油 - 总结

核心内容

航空业是全球碳排放的重要来源之一，约占全球碳排放总量的 3%（约 10亿吨二氧化碳当量）。为实现 2050年净零排放 的目标，航空业正在探索多种脱碳路径，其中 可持续航空燃料（SAF） 和 氢燃料 是当前最被关注的两种方案。

主要观点

可持续航空燃料（SAF）

原料可用性
- SAF 主要由 脂肪、油和油脂（FOG） 制成，但其原料供应量仅能满足 2030年之前 的需求。
- 未来，乙醇制航空燃料（ETJ） 和 生物质制液体燃料（BTL） 等新路线将提供更丰富的原料来源。
- 美国每年可持续收集约 10亿千吨生物质，可转化为 超过500亿加仑 的低C.I.燃料，减少 80%~94% 的碳排放。
碳排放强度（C.I.）
- SAF 的 C.I. 范围为 24~78克 CO₂e/MJ，远低于传统 Jet A 的 85~95克 CO₂e/MJ。
- ETJ 路线的 C.I. 通常在 24~78克 CO₂e/MJ，而使用玉米的 ETJ 路线 C.I. 达到 78克 CO₂e/MJ，比使用 林业残留物 的 C.I. 高 2~3倍。
- 甘蔗和 林业残留物 的 C.I. 分布差异显著，前者 80% 的排放来自上游活动和间接土地用途变化（ILUC），后者 80% 的排放来自生产流程本身。
基础设施再利用
- SAF 可利用现有航空燃料基础设施进行运输和配送，无需对飞机或发动机进行大规模改造。
- 炼油厂可通过 SAF 和可再生柴油 转型，快速实现产能提升和市场供应。
对比氢气的结构价格优势
- SAF 的 C.I. 和成本优势使其在短期内更具竞争力。
- 可再生氢的生产成本目前较高，但随着 电解槽技术 的发展和 可再生能源成本下降，未来成本有望降低。
- ALK 电解槽 是目前的主要技术，但 PEM 和 AEM 将在 2025 年后成为主流。
- 氢气的 体积能量密度 低，需要携带约 4倍于传统燃料的体积，增加飞机加注时间和设备负担。
航空旅行需求的非弹性特征
- 航空旅行需求相对稳定，即使燃油价格上涨，票价上涨 也难以显著影响客运量。
- 燃油成本占票价的 30%，若燃油价格翻倍，票价将上涨 30%，但大多数乘客仍能接受。

氢燃料

能力优势
- 氢气燃烧 不含 CO₂，且具有 高比能量，是未来航空脱碳的重要候选。
体积能量密度障碍
- 氢气的 能量密度 仅为 8.5兆焦耳/升，远低于航空燃料的 34兆焦耳/升。
- 飞机需携带 4倍体积 的液氢，影响加注效率和飞机设计。
支持基础设施
- 氢气的基础设施建设尚不成熟，包括 电解槽、运输和储存系统。
- 为满足航空燃料需求，需建设 400吉瓦 的电解槽容量，这将需要大量 可再生能源 装机容量。
碳排放强度对比
- 传统 Jet A 的 C.I. 为 85~95克 CO₂e/MJ。
- 氢气的 C.I. 范围为 5.1~18克 CO₂e/MJ，其中绿氢的 C.I. 为 0.45克 CO₂e/MJ。
- 但氢气作为航空燃料时，其 C.I. 会因 液化、冷却、运输和储存 等环节的额外能耗而显著上升。