为可持续航空加油：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

航空业脱碳霍尼韦尔观点可持续航空燃料（SAF）和氢燃料的对比分析 每年，航空业产生的碳排放约占全球碳排放总量（大约10亿吨二氧化碳当量）的3%1。为减少温室气体排放，政策制定者、政府、行业组织和监管机构积极制定规则和奖惩措施，以期通过政策“组合拳”推动行业进一步脱碳，其中大多数都将2050年设为实现碳排放强度（C.I.）大幅度降低的目标时间点。 每年航空业碳排放约占全球碳排放总量的3% 航空业减少温室气体排放和降低运营总碳排放强度主要有三条途径：可持续航空燃料（SAF）、氢气和电气化。本文主要就SAF和氢气作商用航空的两种主要燃料来源进行分析。 在过去几十年中，霍尼韦尔已经助力将可持续航空燃料变为现实。2009年，霍尼韦尔领导审批委员会2提交了将HEFA-SPK（加氢处理的酯和脂肪酸—合成链烷烃煤油）作为航空涡轮燃料列入美国试验和材料协会（ASTM）标准《ASTMD7566附件2》的申请，并于2011年7月获批。随后，霍尼韦尔与美国国防部合作，就美国海军和空军使用SAF给予了证明。2012年，AltAir Fuels燃料公司安装了首个采用霍尼韦尔UOP技术的商业可再生喷气燃料生产装置；2016年，美国联合航空公司成为第一家在定期航班上使用SAF的商业航空公司；2021年12月，首架100%使用霍尼韦尔UOP的Ecofining™工艺生产的SAF驱动的飞机由美国联合航空公司实现了历史性的首飞。 大约10亿吨二氧化碳当量 霍尼韦尔UOP Ecofining™技术可以将11种生物基原料（如动物脂肪、废食用油、黄色油脂）转化为可再生柴油、可持续航空燃料和绿色石脑油。截至2022年，该技术已授权32次，目前已在6家工厂运行。霍尼韦尔认为，SAF是全球航空业脱碳的优秀选择。 目 录 航空业脱碳霍尼韦尔观点 可持续航空燃料（SAF）和氢燃料的对比分析····················································································································2 1.原料可用性·······················································································································································································52.碳排放强度·························································································································································································63.基础设施再利用···············································································································································································84.对比氢气的结构价格优势···························································································································································85.航空旅行需求的非弹性特征···················································································································································10 1.氢气的能力优势············································································································································································112.体积能量密度障碍·······································································································································································113.支持基础设施·················································································································································································114.氢气、传统Jet A与SAF的碳排放强度对比··············································································································12 市场发展路标··············································································································································································13 霍尼韦尔— 推动航空运输的未来··························································································································14 对可持续发展的承诺·······································································································································································15 摘 要 目前，通过加工脂肪、油和油脂（统称为“FOG”）生产的SAF已被视为一种成熟的生产路线，但预计原料供应量仅够满足2030年之前的需求3。2030年以后，乙醇制航空燃料（ETJ）和生物质制液体燃料（BTL）等其他SAF路线将成为下一批能够满足SAF需求的可行原料，其原因主要在于三方面： 可持续航空燃料 1原料可用性 10亿千吨生物质美国每年能够以可持续的方式收集大约 虽然FOG工艺从技术角度看已经成熟，但内部分析表明，其原料供应量仅能满足2030年之前的需求。为了让SAF作为航空脱碳载体被广泛应用，增加低C.I.的产量至关重要。在使用当前原料和当前农业工艺的情况下，要满足未来的SAF需求，需要将用地数量增加至原来的2倍。然而，随着农业实践的不断发展和利用糖或生物质作为原料的下一代生产路线的不断改进（例如ETJ和BTL），未来对产量和降低C.I.方面的需求都可以得到解决。因此，满足SAF增量需求所需的额外用地预计将远少于第一代原料生产所需的用地。 超过500亿加仑的低C.I.燃料转化为 可减少碳排放80%~94% 前述生物质中的一部分已经转化为乙醇，用于美国国内燃料消费。美国种植的玉米大约有40%用于生产混合燃料中的乙醇（年产能超过175亿加仑，其中11亿加仑为过度生产7）。随着电动汽车的不断普及，还将有更多的乙醇通过乙醇制航空燃料（ETJ）工艺被转化为航空燃料。根据爱迪生电气研究所和国际能源署的数据，到2030年，电动汽车将占到美国公路轻型车辆总数的10%左右（约2700万辆8，当前为130万辆9）。此外，《企业平均燃油经济性标准》（CAFE标准）对于车辆每加仑燃料必须行驶的里程数也有相关规定。该标准未来将提出更高的燃油效率要求，并将导致汽油需求的下降。假设减少10%的汽油需求，那么到2030年，每年将释放出约16亿加仑的原料产能用于生产航空燃料。 碳排放强度 原油制成Jet A航空燃油C.I.约为85~95克CO2e/MJ SAF的碳排放强度高度依赖于以下变量：生产路线（也称“转化”，包括传统石油精炼、HEFA、ATJ酒精制喷气燃料、ETJ乙醇制航空燃料）、原料类型（如玉米、甘蔗、棕榈、大豆）、农业实践和运输基础设施（如卡车、货船）。例如，在传统炼油厂中，使用原油制成Jet A航空燃油的C.I.约为85~95克CO2e/MJ10。相对而言，ETJ路线（注意：预计到2050年，ETJ将占总供应组合的约50%）生产的SAF的生命周期C.I.在约24~78克CO2e/MJ11的范围内。这一巨大差异可以归因于原料的选择：使用巴西甘蔗生产的SAF或通过加工林业残留物生产的SAF，其全生命周期C.I.约为24克CO2e/MJ，而使用美国玉米生产的SAF的生命周期C.I.约为78克CO2e/MJ12。 ETJ路线生产的SAF的生命周期C.I.约24~78克CO2e/MJ 尽管甘蔗和林业残留物生产路线具有相似的总生命周期C.I.值，但两者的C.I.在整个价值链上的分布却截然不同。例如，使用甘蔗作为ETJ原料时，约80%的排放主要来自上游活动（如农业、采集）和间接改变土地用途（ILUC）。与这些活动相关的排放量也被列入国际航空碳抵消和减排计划（CORSIA），称为“核心LCA值”（核心生命周期评估值）13。使用甘蔗生产SAF，仅生产流程产生的C.I.占总C.I.的15%，约4克CO2e/MJ14。相对而言，使用林业残留物生产SAF时，80%的C.I.来自生产流程，并且没有来自ILUC的C.I. 罚分。部分转换路线（例如基于芒草和柳枝稷等草本能源作物的路线）会产生负的ILUC分数。负ILUC分数会降低整体核心LCA值，从而使其成为温室气体排放强度较低的燃料。C.I.范围值较高的一端是使用玉米原料的ETJ转换生产的SAF，其生命周期C.I.大约为78克CO2e/MJ15，产生的温室气体比林业残留物多出2～3倍。玉米乙醇生产的C.I.大约45%来自价值链的生产部分。与玉米相比，巴西的乙醇精炼厂能够通过燃烧甘蔗渣来获取能源，并通过使用更少的土地种植甘蔗来降低其生产C.I.。然而，巴西甘蔗乙醇生产会造成雨林遭受砍伐以让位给更多的农田的后果。 使用玉米原料的ETJ转换生产的SAF，其生命周期C.I.大约为78克CO2e/MJ 通过费托合成途径生产的其他生物质衍生SAF，其生产部分的C.I.范围为6～36克CO2e/MJ16。林业残留物和城市固体废物的C.I.分别为6克CO2e/MJ和14克CO2e/MJ，而柳枝稷的C.I.为36克CO2e/MJ。改变土地用途（LUC）是柳枝稷C.I.值较高的主要原因，因为它需要在耕地上种植，会占用其他作物的土地，而林业残留物和城市固体废物是当前生产过程或商品消费所产生的废物1