“地溝油”翻身成航空燃料，氫能加速落地汽車、無人機

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/莫婷婷）在碳達(dá)峰碳中和的“雙碳”目標(biāo)下，航空業(yè)也在致力于減少碳排放，可持續(xù)航空燃料（SAF）被認(rèn)為是降低航空旅行排放強度的商業(yè)利器，最高可減少85%的碳排放量。

就在近期，中國商飛公司一架ARJ21支線飛機和一架C919大型客機，圓滿完成首次加注可持續(xù)航空燃料（SAF）演示飛行任務(wù)。兩架飛機分別從上海浦東機場和山東東營機場起飛，經(jīng)過1個多小時的飛行后平穩(wěn)降落。此次試飛成功，讓業(yè)內(nèi)看到了加注可持續(xù)航空燃料（SAF）在商用飛機應(yīng)用領(lǐng)域的更多發(fā)展可能性。

地溝油成為航空減碳“先鋒 ”，中國石化、霍尼韋爾搶先布局技術(shù)

SAF指的是一種可直接使用的液體燃料替代品，與傳統(tǒng)航空燃料相比，最高可減少85%的碳排放量，具體取決于原料選擇和生產(chǎn)工藝。其原料有多種，包括林業(yè)剩余物、農(nóng)業(yè)廢棄物、廢棄食用油脂和城市固體廢棄物等資源。

據(jù)了解，此次ARJ21、C919飛機演示飛行就是使用廢棄食用油脂，俗稱“地溝油”?！暗販嫌汀笔侨绾巫儚U為寶，成為飛機燃料的呢？

公開資料顯示，這得益于中國石化自主研發(fā)的生物航煤（生物航空煤油）生產(chǎn)技術(shù)。為了減少地溝油內(nèi)大量的脂肪酸類化合物對煉化裝置催化劑的活性和穩(wěn)定性的影響，中國石化開發(fā)了專用催化劑和工藝。生產(chǎn)出的生物航煤與航空煤油（3號噴氣燃料）的體積摻混比例為40%，各項物性參數(shù)與傳統(tǒng)石油基燃料一致。

目前，中國石化的生物航煤已經(jīng)用于波音和空客部分機型，本次ARJ21、C919飛機試飛成功意味著國產(chǎn)生物航煤在國產(chǎn)機型加注迎來突破性進(jìn)展。

德勤研究的數(shù)據(jù)顯示，中國的SAF需求量將達(dá)到300萬噸/年，潛在供應(yīng)量可能超過1,900萬噸/年。在實現(xiàn)IATA到2050年實現(xiàn)凈零排放的目標(biāo)下，到了2050年，中國的SAF需求量將達(dá)到8,600萬噸/年，隨著原料加工效率提高、綠色氫氣生產(chǎn)規(guī)模擴大，SAF產(chǎn)能或?qū)⑦_(dá)到8,200萬噸/年。在這可以明確看到國內(nèi)對SAF需求量呈現(xiàn)逐年增長的趨勢。

廢棄食用油脂是國內(nèi)生產(chǎn)生物柴油的主要原料，預(yù)計在未來十年也會是SAF的主要原料。國際清潔交通委員會（ICCT）估計，中國廢棄食用油脂回收潛力巨大，每年超過500萬噸。不過即使有著大量的潛在可用的SAF原料，SAF供應(yīng)仍處于初期階段，這主要是因為技術(shù)、成本等多方面原因。

當(dāng)前，SAF產(chǎn)業(yè)鏈上主要的技術(shù)供應(yīng)商除了上述提到的中國石化，還有霍尼韋爾?；裟犴f爾已經(jīng)在2023年推出了甲醇制航空燃料（MTJ）工藝技術(shù)——UOP eFining技術(shù)，能夠?qū)Methanol（電子甲醇）轉(zhuǎn)換為eSAF（電子燃料）。


eSAF也是可持續(xù)的航空燃料，還有eGasoline（電子汽油）和eDiesel（電子柴油）等，它們都將為“雙碳”目標(biāo)的完成發(fā)揮重要作用。主要生產(chǎn)方式是將綠氫與回收的二氧化碳合成eMethanol，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化而成。eSAF還有一個特點是可以直接應(yīng)用于現(xiàn)有的噴氣發(fā)動機。

霍尼韋爾的UOP eFining技術(shù)是其生產(chǎn)技術(shù)之一，公司稱該技術(shù)生產(chǎn)的eSAF較傳統(tǒng)噴氣燃料可以減少88%的二氧化碳排放量。電子燃料公司HIF Global也在SAF上有所布局，公司計劃到2030年，每天生產(chǎn)約1.1萬桶電子eSAF，每年實現(xiàn)超過120億航空里程的脫碳。

當(dāng)然，國內(nèi)SAF的商用化或許還有很長的一段路要走，目前主要應(yīng)用在航空領(lǐng)域，還未用到汽車領(lǐng)域。包括上述提到的燃料兼容性、是否需要改造汽車發(fā)動機等技術(shù)難題，另外還有一個避不開的難題是成本。

德勤中國的報告指出，全球非混合SAF的價格約為8.67美元/加侖，SAF成本比化石基航空燃料成本高出2至5倍。此外，不同的技術(shù)工藝對價格也存在一定的影響，例如電力驅(qū)動合成燃料（PTL）、酯和脂肪酸加氫（HEFA）等。PTL的減排潛力大且原料可長期無限量供應(yīng)，有著巨大的成本縮減潛力，但該工藝仍處于待批狀態(tài)；HEFA工藝則是目前最具成本競爭力的技術(shù)，霍尼韋爾和中石化也選擇基于該工藝研發(fā)相應(yīng)的技術(shù)。除了技術(shù)工藝的影響，未來隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，SAF的價格或許也會有所降低，但這也還需要一定的時間。


氫能優(yōu)勢盡顯，汽車、無人機、航空領(lǐng)域成為“最佳候選者”

不同于SAF，氫能作為清潔且高效的能源，在多個應(yīng)用領(lǐng)域都有著發(fā)展?jié)摿?，可以?yīng)用在汽車、工業(yè)、建筑、電力、航空等多個領(lǐng)域。因此，開發(fā)和利用氫能也被認(rèn)為是實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵路徑。

當(dāng)前，我國的氫能技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)逐漸完善，制氫技術(shù)包括電解水制氫、化石原料制氫、煤制氫、生物質(zhì)制氫等。不同的制氫技術(shù)產(chǎn)生的碳排放量也不一樣，可再生能源電解水制氫技術(shù)主要利用太陽能、風(fēng)能等綠色電力將水進(jìn)一步分解為氧氣和氫氣，沒有產(chǎn)生碳排放，更加符合“雙碳”的發(fā)展目標(biāo)。

中國氫能聯(lián)盟預(yù)測，在碳中和目標(biāo)下，我國到2030年氫氣的年需求量約為3715萬噸，到了2060年增至1.3億噸，工業(yè)領(lǐng)域的用氫占比最大。此外，汽車領(lǐng)域的氫燃料應(yīng)用占比也在逐年增加。

中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，2023年，F(xiàn)CV（燃料電池汽車）銷量約為5800輛，同比增長72.0%。除了中汽協(xié)的報告，多個數(shù)據(jù)均顯示氫燃料電池汽車的銷量都實現(xiàn)了增長，例如終端上牌數(shù)據(jù)顯示，2023年全年氫燃料電池汽車?yán)塾嬩N量達(dá)7760輛，同比增長了55%。

相比鋰能，氫能的能量密度大，在當(dāng)前的技術(shù)水平下，氫能車已經(jīng)能做到充電幾分鐘，開車幾小時。當(dāng)前，氫燃料電池汽車主要還是用于商用運營，以固定的短途路線為主。鄭州宇通、飛馳汽車、福田汽車、一汽解放、蘇州金龍均是2023年氫燃料汽車的TOP企業(yè)。據(jù)了解，截至2023年國內(nèi)已經(jīng)建成近400座加氫站，打通了技術(shù)到市場的“最后一公里”。今年3月，廣州市白云區(qū)首座加氫站也正式投入運營。

除了汽車領(lǐng)域，備受關(guān)注的低空經(jīng)濟領(lǐng)域也出現(xiàn)了氫能的身影。相較電動無人機、油動無人機，氫動力無人機在續(xù)航上有著明顯的優(yōu)勢，續(xù)航能做到接近5小時，飛行距離超過300km，而且氫動力系統(tǒng)全過程零排放，最終產(chǎn)物只有純水，同樣是“雙碳”背景下的最佳能源選擇。

就在今年，有多家氫能無人機產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)推出了新品，包括協(xié)氫新能源發(fā)布了5000W小型風(fēng)冷氫燃料電池——麒麟HITS-5000，云創(chuàng)氫電發(fā)布了氫鵬XC02氫動力工業(yè)無人機。此外，北京航空航天大學(xué)能源與動力工程學(xué)院研制的“北航氫動一號”全電航空發(fā)動機搭載在復(fù)合翼無人機上完成首飛，氫源智能也完成了固體氫動力無人機“理工氫源-翠亨1號”首飛。越來越多氫能無人機的出現(xiàn)，意味著氫能在無人機領(lǐng)域的滲透率也在加速。

在航空領(lǐng)域，當(dāng)前歐美航空巨頭都在加速研制氫能飛機，中國航空業(yè)與其站在同樣的起跑線上。法國民用航空研究委員會曾在航空運輸脫碳技術(shù)路線研究報告中提到，要在2030年推出新一代中短途飛機。

不過，在現(xiàn)在的發(fā)展階段，氫能和SAF一樣，面臨著成本高的問題。據(jù)了解，加氫的價格約為50元-70元/公斤。氫能重卡的成本約為140萬元/輛。氫燃料汽車要實現(xiàn)與鋰電、柴油等車型相應(yīng)的價格，還需要進(jìn)一步降低成本。云韜氫能總裁楊強在接受媒體采訪時表示，氫氣的成本約在30到32元，公司計劃通過‘車-站-景’聯(lián)動，將其降至28元、26元。

隨著氫能產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的持續(xù)技術(shù)投入，業(yè)內(nèi)人士預(yù)計氫能重卡到2025年可降至100萬元/輛，2030年可降至80萬元/輛，基本可以實現(xiàn)與鋰電、柴油相應(yīng)車型的平價。

另一個需要關(guān)注的問題是，制氫、儲氫、應(yīng)用等多個環(huán)節(jié)都存在技術(shù)瓶頸需要突破。特別是對于氫飛機，還需要關(guān)注到氫燃燒對材料耐高溫問題。還有存儲問題，需要考慮是否需要調(diào)整飛機結(jié)構(gòu)，因為氫燃料的重量比傳統(tǒng)燃油輕，但體積卻是其4倍。另外，對氫儲罐也有很高的要求。

總體來看，氫能在不同應(yīng)用領(lǐng)域都有著不同的技術(shù)難題需要攻克，特別是在航空領(lǐng)域，不管是SAF還是氫能，都面臨更多的挑戰(zhàn)因素。但可以確信的是，在“雙碳”目標(biāo)下，SAF和氫能都將引發(fā)新一輪的技術(shù)迭代。