

分析:向可持续航空燃料的过渡对航空业来说既是巨大的机遇,也是复杂的挑战
随着全球对减少碳排放的意识和监管压力的增强,航空业面临着有效脱碳的巨大挑战。与传统航空燃料相比,可持续航空燃料已经成为一种领先的解决方案,具有显著减少生命周期排放的潜力。
认识到这一潜力,欧盟等国际机构正在推出相关政策,包括《燃料燃料航空条例》(ReFuelEU Aviation regulation),该条例要求航空公司在未来几十年内以越来越高的速度使用可持续航空燃料。根据这些规定,到2025年,燃料供应商将需要混合至少2%的可持续燃料,到2030年增加到6%,到2050年增加到70%。值得注意的是,从2030年起,所有燃料的1.2%将需要来自合成燃料,到2050年这一要求将上升到35%。
可持续航空燃料包括一系列替代燃料,旨在取代传统的化石航空燃料。它们可以从各种可再生资源中生产,包括废油、农业残留物、藻类和非粮食作物。最近的进展还引入了通过碳捕获和可再生能源产生的合成燃料或“电燃料”(e-fuels)。电子燃料在一个封闭的碳循环中运行:它们是通过从大气或工业排放中捕获二氧化碳并将其与使用可再生电力产生的氢气结合而合成的。其结果是,这种燃料的化学性质与传统航空燃料相同,使其与现有的飞机发动机和基础设施兼容。
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来自RTé Radio 1的《今日与克莱尔·伯恩》,可持续航空燃料是该行业的银弹还是白象?
这种双重生产方法——生物基和合成——允许一种通用和可扩展的战略,利用可再生原料和碳中和过程。根据其生产方法的不同,可持续燃料有可能在其生命周期内将航空的碳足迹减少高达80%。因为它的化学成分与传统喷气燃料几乎相同,所以它被认为是“插入式燃料”,这意味着它可以在现有飞机上使用,而无需对发动机进行改装。它为显著减少航空业的碳排放提供了一条有希望的途径,有可能将整个生命周期的温室气体排放量减少50%至80%。
然而,并不是所有的可持续航空燃料都是一样的。不同的生产方法,如费托法、醇制喷气和加氢处理酯和脂肪酸,可提供不同程度的减排、能量密度和污染物分布。例如,从废油、农业残留物或森林生物质中提取的可持续燃料通常可以节省大量排放,因为这些原料是可再生的,可以在生长过程中固碳。
通过将捕获的二氧化碳与可再生氢相结合而产生的电子燃料,在完全由可再生能源提供动力的情况下,可以在其生命周期内实现近零排放。这种环境影响的可变性使得在任何全面的可持续性评估中都必须考虑原料和制造过程,这是目前的ReFuelEU授权没有完全解决的复杂性。
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从空中客车公司,可持续航空燃料是如何创造的?
能量密度是另一个重要的考虑因素,因为它会影响燃油效率和操作范围。一些生物基可持续燃料的能量密度略低于传统航空燃料,这可能会对长途飞行的燃料消耗和排放产生轻微影响。相比之下,合成电子燃料的能量密度与传统煤油相当,因此特别适合高空、长途飞行。
除了二氧化碳,可持续航空燃料还可以减少对人类健康和环境有害的硫排放和颗粒物。传统的航空燃料中含有硫化物,会降低机场附近的空气质量,但可持续航空燃料中的低硫含量会导致更清洁的排放,并减少尾迹的形成。然而,一些基于生物的可持续燃料可能仍然会排放微量颗粒,而合成燃料可以被设计成最小化这些微小的污染物。这些好处因可持续航空燃料类型而异,突出了考虑每种选择的具体环境概况的重要性。
然后,还有芳烃的问题,芳烃是一种具有环状分子结构的碳氢化合物,在航空燃料中起着至关重要的作用。它们会影响燃油的密度,影响燃油膨胀和密封飞机燃油系统中橡胶部件(如垫圈和密封件)的能力,从而防止泄漏。
大多数可持续航空燃料几乎不含芳烃,芳烃在航空燃料和安全中起着至关重要的作用
从原油中提取的传统喷气燃料自然含有芳烃,但大多数可持续航空燃料,特别是合成燃料和生物质燃料,几乎不含芳烃。虽然低芳香可持续航空燃料提供了化石航空燃料的更清洁替代品,但添加它们符合操作和安全标准,而无需修改现有技术。
无论可持续航空燃料多么有前景,将其推广到广泛的工业应用都面临着严峻的挑战。目前,这种燃料的生产成本很高,价格大约是传统航空燃料的三到五倍。这种成本差异,如果没有支持性的经济激励措施(如美国的《通货膨胀削减法案》(Inflation Reduction Act))和混合授权(如ReFuelEU),可能会阻碍采用。以需求和供应为导向的可持续航空燃料政策可以创造一种平衡的方法,以确保其采用和可负担性
这些燃料目前只占航空燃料市场的不到0.1%,生产设施不足以满足燃料联盟雄心勃勃的目标。扩大生产需要在基础设施方面进行大量投资,不仅是在炼油厂,还包括在枢纽和区域机场进行可持续航空燃料的混合和分销的物流。对综合基础设施的要求带来了进一步的挑战,特别是对于资源有限的机场和地区,这可能导致整个欧洲在可持续航空燃料获取方面的差异。
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可持续航空燃料能净化飞行吗?
燃料所需的用过的食用油、农业残留物和非粮食作物库存面临来自其他部门的竞争需求,特别是可再生柴油生产。管理可持续性以避免意外的环境影响,如森林砍伐、栖息地破坏和粮食安全问题至关重要。尽管前景光明,但这些燃料对资源的要求很高,需要大量的可再生电力和先进的碳捕获技术,这些技术仍在开发中。
可持续航空燃料的成本也可能影响公众对航空旅行的看法,因为可能导致更高的机票价格,并可能限制旅行的可达性。此外,最近的可持续航空燃料丑闻表明,采购和排放声明的透明度对于维持消费者的信任和支持至关重要。航空公司和燃料供应商因环保主张或可持续航空燃料含量标签的不准确而受到审查。
向可持续航空燃料的过渡对航空业来说既是巨大的机遇,也是复杂的挑战。作为寻求脱碳的关键工具,这些燃料在减少排放、改善空气质量和使航空业更接近零净目标方面具有巨大潜力,但起飞面临着技术、经济和后勤方面的挑战。随着行业、政府和环保组织推动采用,我们必须透明地处理其发展,平衡可持续性目标和运营现实。
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