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航空煤油的燃烧占航空运输业碳排放总量的约79%,但要替换成更清洁的燃料SAF,还需要很长的路要走
文|郭宇
编辑|王静仪
碳中和目标近在眼前,降碳“困难户”民航业正在加紧行动。
国际能源署报告显示,航空运输业年的总碳排放量占全球交通运输行业碳排放量的10%,占全球碳排放总量约2%。从年到年,全球民航运输业碳排放量已超过国际民航组织预测数值的70%。气候行动追踪组织将航空业碳中和发展目标进展评为“严重不足”,如果不加控制,到年全世界将有25%的碳排放来自航空业。
虽然不是碳排放大户,民航业却是降碳“困难户”,矛头指向燃料——航空煤油。行业调研数据显示,航空煤油的燃烧占航空运输业碳排放总量的约79%。
减少航空煤油主要有三种方式:要么对原有的发动机进行节油升级,或者引进新型高效机型;要么将现有航空燃油换成更环保的燃料;要么是在计划、起飞、巡航、下降、滑入各阶段,对飞行全流程的19个节油点进行精细化管理。
将现有的航空燃油换成可持续航空燃料(SustainableAviationFuel,下称“SAF”)是业内目前比较认可的方式,上至能源企业、发动机制造商、飞机制造商,下至航空公司都参与其中。
可持续航空燃料(SustainableAviationFuel)
SAF区别于常规的化石衍生燃料,由动物、植物等生物材料生产而成,也可以从农林业垃圾、工业废气等非生物材料中提取,它有一个更通俗的别称——地沟油。国际航空运输协会(InternationalAirTransportAssociation)数据表明,SAF在保证飞行动力的前提下,碳排放比一般航空煤油低80%。
霍尼韦尔航空航天集团亚太区代理总裁徐军告诉出行一客(ID:carcaijing):“航空业对高燃料密度,低温环境耐受及使用安全性上有更为苛刻的要求,燃油模式在短时期内很难被其它能源形势取代。因此发展SAF产业是目前航空业减排的唯一可行方案。”
“我们需要考虑使用可再生和可持续的燃料,包括可再生航油、电力驱动,甚至去考虑如何混合氢能源的燃料。从近期来讲,我们首先会考虑的是如何去利用可再生航空燃料。”出行一客(ID:carcaijing)从飞机制造商波音公司首席可持续发展官克里斯·雷蒙德(ChrisRaymond)处了解到。
飞机发动机制造商普惠认为,应同时发展SAF和氢能。但在中短期内,SAF将成为减少二氧化碳排放的主要驱动力。可持续燃油将是替代传统燃料的首选,氢能将是需要更长时间来开发的燃料。
目前,世界各个地区都发出了SAF相关的声明。
在欧洲,欧盟要求所有在欧盟境内机场起飞的飞机必须添加绿色燃煤,否则将面临罚款。预计到年绿色燃煤添加比例达到5%;在北美,现行激励措施包括美国国家低碳燃料标准(LCFS)计划和1美元每加仑燃料混合物税收抵免;在日本,日航和全日空开始将绿色燃煤混合在喷气式飞机中,以减少温室气体排放。
在中国,SAF更多还是一个愿景。
年10月28日,中国进行了首次SAF验证飞行。在北京首都国际机场,中国国航使用波音-型客机加载由中国石油和霍尼韦尔UOP合作生产的SAF在机场执行验证飞行。试飞中使用的源自麻风树的绿色航空燃料以1:1的比例与航空煤油混合,为执行试飞的波音-型飞机的一个引擎提供动力。
此后几年,东航、海航和南航等也进行了SAF的验证试飞。
全国政协常委王昌顺在今年3月公开表示,从行业发展对比看,全球已经有超过40家航空公司的30万个航班使用了可持续燃料。中国仅有5个班次使用航空代用燃料,主要受产业政策、认证、价格等因素制约。
目前,中国SAF产能不足,实际生产装置只有位于浙江宁波的镇海炼化一套10万吨/年的产能装置,且该装置以生产生物柴油为主,SAF的产率只有不到15%。对比中国年(疫情之前)航煤的消耗量万吨,SAF市场供应缺口巨大。
产能的缺失,也在一定程度束缚了中国民航推进SAF应用的相应标准和政策制定的手脚。
不过,专门生产SAF的基地将在不久的未来落成。这座位于广东省茂名市的东华能源可持续航空燃料(SAF)产业基地,由东华能源和霍尼韦尔合作打造,于今年2月达成协议。
霍尼韦尔特性材料和技术集团亚太区首席技术官周麓波告诉出行一客(ID:carcaijing),该基地拟建造2套以厨余油/地沟油为主要原料,年处理量50万吨共万吨SAF生产装置。项目计划分两期进行建设,建成后将是单套全球最大的以厨余油为主的SAF装置,也将是全球最大的以厨余油为原料的SAF生产基地。
但我们依然有很多疑问,比如:
●疫情笼罩下,民航业的低碳转型面临怎样的机遇和挑战?
●SAF的应用,一大挑战是原材料成本高,为什么?有什么解决办法吗?
●和传统航煤相比,SAF是否有一些差距或不同?在燃烧时需要混合使用吗?
●用SAF取代传统航空煤油,是否需要改造飞机?
●实现航空业的碳中和,除了SAF,我们还有哪些选择?
●跳出航空业来看,中国的能源转型和低碳发展是什么情况?
●如何平衡经济效益和低碳转型之间的关系?
近日,霍尼韦尔“绿色会客厅”媒体日活动上,霍尼韦尔中国总裁余锋、霍尼韦尔航空航天集团亚太区代理总裁徐军、霍尼韦尔特性材料和技术集团亚太区首席技术官周麓波就上述问题进行了自己的理解和分享。
以下为采访实录:
问:疫情对于航空业产生了什么影响?在疫情大背景下,推进航空业的低碳转型有怎样的机遇和挑战?
徐军:疫情确实对航空业有比较大的冲击,许多航空公司的航班因为疫情防控停运,对业务产生了影响。
从航空公司的角度来说,这是一个提升新技术的应用和安全性的方面的好时机。我们可以利用这个机会在相关的新技术、产品,特别是数字化技术上进行改进,使将来飞机能够更加高效、安全地运行。
霍尼韦尔对航空业恢复充满信心,认为如果在恢复前做好技术储备,将来的运营就会更加有效,更加安全,也更加绿色。
问:可持续航空燃料的较大挑战就是它的应用成本相对较高,为什么?您认为短期内有没有比较好的解决方式?
周麓波:可持续航空燃料绝大部分的成本来自于原料,比如地沟油。由于欧美各国对可持续航空燃油和绿色柴油的需求激增,伴随越来越多对绿色航煤的补贴政策,造成了地沟油作为原料的价格上涨,所以目前生产可持续航煤的价格成本会比较高。
霍尼韦尔认为这是需要科学界或者技术界帮助去解决的问题,需要想办法采取更广泛的原料来生产可持续航煤或者绿色柴油,例如使用海藻油。
此外,对于可持续航空燃料的生产,可以通过技术的不断创新,加上与市场需求的结合来逐渐减少成本。
问:在动力、能耗、油耗这些指标上面,目前的SAF可持续燃料和传统一些航煤相比是否有一些差距或不同?是否需要混合掺烧?是否需要改造飞机?
周麓波:从燃料的角度来看,使用霍尼韦尔Ecofining工艺技术生产的SAF符合航空燃料ASTMD标准附录A2对HEFA-SPK的要求,产品质量完全达到甚至超过石油基航空燃料的质量,整体性能更清洁、更优异,
徐军:从航空器的角度来看,可持续航空燃料的应用无需飞机做出改造,不用掺混也可实现%可持续航空燃料飞行。年12月,美联航在由芝加哥飞往华盛顿的商业航线上使用了%的可持续航空燃料的成功案例就是有力的证明。
问:在霍尼韦尔看来,航空领域实现碳中和,可以在哪些方面采取行动?
周麓波:首先,可以通过技术创新提升飞机飞行的效率,从而减少燃料的使用。其次,可以通过使用新型的原料生产可持续航空燃料来降低排放。此外,在其他技术层面,霍尼韦尔数字化解决方案包括软件及大数据的应用分析,也可以推动低碳转型。
从霍尼韦尔特性材料和技术集团的角度来看,支持航空业可持续发展的技术革新,主要在于怎样能够找到更加廉价、高效的可持续航煤生产工艺。比如通过把生产过程中的副产品加以利用来增加效率。
徐军:除了可持续航空燃料,从动力角度研发创新技术及解决方案也是一种思路。比如以电驱动发动机作为驱动动力,甚至以混合动力的形式,用我们的APU提供发电能力生产电能,再以驱动电机来带动飞机所需要的相关动力。
又或者氢能,以及霍尼韦尔正在研发的燃料电池(FuelCell)技术,都将是未来的发展趋势。
这些方案都拥有不同的特性,将来会通过不断创新,可能会同时得到应用,可能都会成为主要的能源之一。比如说电能可能会被用于小型飞机,而可持续航空燃料适合用于大型飞机。
问:如何平衡经济效益和绿色低碳转型目标两者之间的关系?
余锋:霍尼韦尔始终坚信经济效益和绿色环保不冲突。作为企业需着眼长远,如果为了中短期的经济效益不考虑践行环保,不仅危害社会,并且会对经济的长期发展造成伤害。
此外,我们认为只要项目选对,技术选对,项目管理做得好,短期的经济效益也会很好。比如,霍尼韦尔SolsticeN40制冷剂被一家客户采用,仅用一年就取得了投资回报。
问:在能源与环境转型方面,中国的情况与欧美发达国家相比有何异同?
余锋:中国在能源与环境的转型方面的第一个特点是体量大,不论是汽车、楼宇、还是炼钢、发电,中国的体量都是许多国家的几倍甚至更多。第二,中国作为发展中国家,整个经济还在迅速发展的阶段,与欧美许多发达国家履行减排政策多年不同,中国需要在确保经济发展的同时实现减排的目标。
许多人认为环保和经济是冲突的,但霍尼韦尔认为环保和经济效益实际上是正相关、相互帮助的关系。我们希望通过多方合作和呼吁,将环保科技推广给更多客户和消费者。