航空替代燃料

确定可持续路径为SAF生产 4 SOMMAIRE 1 2 3 可持续航空燃料生产和生命周期9SAF路径11 5 原料的农业评估14 6.1 6.2 6 SAF19的工艺产率 6.3原料的工业评估20 6.4原料和SAF治理的社会评估22 6.5SAF世界各地的立法23 6.6原料的环境评估27 6.7原料的经济评估30 Conclusion31 7.1对美国的建议32 7.2对欧洲联盟的建议34 2 1 前文 航空业正面临越来越大的压力，以减少其碳足迹和减轻其对环境的影响。可持续航空燃料 （SAF）是应对这一挑战的一个主要潜在解决方案，因为由于生产工艺的技术成熟，它们被视为中期脱碳的主要杠杆，到2050年，该行业的温室气体（GHG）排放量减少约53 ％（最新研究预计贡献65％）。然而，它们的广泛采用和商业化需要仔细考虑各种因素 ，包括原料可用性、可持续性、社会影响、经济和监管环境、生产过程产量以及与其他部门的潜在竞争。 这项关于SAF途径的研究旨在全面概述可用于SAF生产的不同原料，以及与每种原料相关的潜在风险和机会。它分析了各种原料的可用性和可持续性，并评估了它们在SAF生产中的适用性。 本研究的重点之一是评估SAF原料与其他部门之间的潜在竞争，例如农业（用于粮食生产）和工业。这是一个重要的考虑因素，因为使用某些原料进行SAF生产可能会导致意想不到的后果，例如粮食作物的流离失所。 这项研究还考虑了与原料开发相关的关键挑战和机遇，并评估了它们支持SAF行业增长和规模扩大的潜力，这要归功于ASTM标准商定的不同生产工艺。 值得注意的是，在促进SAF使用的地方法规和政策方面，美国和欧洲一直处于领先地位 。这些地方法规和政策为SAF的开发和部署创造了有利的环境，并为整个价值链的利益相关者提供了激励措施。 然而，SAF的发展绝不能损害其他部门，例如欧盟法规对原料竞争，特别是饲料作物和粮食作物的竞争，采取了明确的立场。与此同时，美国为SAF生产制定了明确的可持续发展目标，以确保实现二氧化碳减排，并在具体途径上做出了前所未有的财务和生态系统努力 。 我们相信，政策制定者，行业领导者和投资者之间的持续合作对于进一步加快SAF行业的增长和规模以及实现航空业的可持续发展目标至关重要。我们希望这项研究将有助于就SAF原料及其在航空业可持续发展战略中的作用进行更明智和平衡的讨论。通过提供可用于SAF生产的原料及其潜在影响的全面概述，我们旨在支持政策制定者，行业领导者和投资者做出明智的决策，以平衡与SAF生产相关的经济，社会和环境因素。 我们将继续致力于与整个行业的利益相关者合作，以加快SAF的开发和部署，并为航空和整个地球提供更可持续的未来。 3 4 2 执行摘要 国际航空运输协会估计，2022年全球生产了3亿升SAF。然而，这仅占全球生产的喷气燃料总量的0.1%... 2016年，《联合国气候变化框架公约》领导了一项被称为《巴黎协定》的协议。这是成员之间具有里程碑意义的协议限制全球变暖的影响-比如将全球气温上升限制在2°C以下，并瞄准 最高上升1.5°C。成员国概述了各自和集体实现这一目标的计划，一些国家比其他国家更积极地采取行动 。 出于经济和社会原因，航空作为一个部门都很重要。航空旅行已恢复正常，商业航班的数量已回到COVID-19时代之前的数字（在许多情况下甚至超过了数字）。因此，现在比以往任何时候都更需要采取使航空脱碳的步骤来维持2030年的环境目标。 SAF被广泛接受为短期内航空脱碳的最有前途的解决方案。SAF由可持续和可再生的原料合成，如城市废物、农业、森林残留物和废物脂质。它有可能减少50-80%的碳足迹。 SAF是燃料的减少-这意味着它可以在飞机上使用，而无需对发动机设计和体系结构进行任何更改。还有其他技术，如氢气和电力，都很有前途，但需要在飞机设计和生产技术方面进行研发投资。更不用说以可持续的方式大规模生产电力和氢气是一个挑战，并且使用了大量的土地。这使SAF成为快速赢得航空脱碳的理想人选。 工业目前正在投资SAF的大规模生产和运输。这两个方面对全球工业都具有挑战性。尽管2022年SAF的产量大约是 2021年的两倍，但世界仅生产了SAF的0.1% -在2022年的喷气燃料生产总量中，SAF的成本通常至少是传统喷气燃料成本的两倍。 我们需要65% 苏丹武装部队的采用情况 2050年净零目标 占总燃料需求的5.2％，2030 年里程碑 是提高SAF产量的关键一步 2022* 0.1% 0.3Billion* SAF生产的LITERS 2030* 5.2% 等效为 23亿* SAF生产的LITERS 技术投资 -飞机设计的研发投资，以提高效率 -对PtL、氢和电技术的投资 SAFSCALEUP -从可持续来源扩大SAF的生产 -为SAF运输改造机场基础设施 治理 -为支持清洁燃料生产和消费而制定的政策 -鼓励SAF生产商鼓励生产 图1：SAF产量增加requirement*来源：IATA2022&2023 ThereareseveralpathwaysthathavebeenestablishedandcertifiedforproducingSAF-HEFA,theFischerTropsch(FT)process,Ethanol-to-Jet(EtJ),andAlcohol-to-Jet(AtJ).Enoughfeedingisavailableintheworldthatcanbeuse 因此，为了提高产量，工业将不得不提出360度的创新，这一方面是社会可接受的，另一方面是技术上可行的。 许多可用作生产SAF的原料是在农业农场上种植的。因此，它们直接或间接地与农业竞争，并具有直接的社会影响。 利益相关者必须明白，并非所有的途径都可以遵循区域。不同地区的技术成熟度和原料可用性水平不同。 因此，需要仔细选择每个地区的SAF生产途径来生产SAF 以具有成本效益的方式。 有效治理将发挥关键作用 世界各国政府可以在许多主要方面做出贡献——向原料生产商提供补贴，以鼓励他们生产更多的原料，立法授权使用SAF和喷气燃料，并制定原料可持续物流政策 。 本研究特别侧重于评估用于生产SAF的原料；详细讨论了有机生长或采购的原料，主要是在农场或从农场废物中产生的原料（例如，Fischer Tropschprocesswithhydrogenfromsyngasoforganicmaterials).Allprocessesthatarenotsyntainedfromorganicmaterialsarenotconsideredinthisreport(e.g.,theFTprocesswithhydrogenfromelectroduction). 5 3INTRODUCTION 所有行业都需要快速脱碳，以实现《巴黎协定》中规定的目标。根据国际航空碳抵消和减少计划（CORSIA），仅航空业就在2021年释放了711公吨的二氧化碳。此外，国际民用航空组织（ICAO）的预测预计将增加至 到2050年，100-160%，这意味着根据各种情况，全球喷气燃料需求将达到500公吨。即使是对各细分市场进行严格排放控制的发达经济体，也偏离了《巴黎协定》的轨道。 尽管与COVID有关的海盐，碳排放的持续上升 700 600 直接二氧化碳当量排放量（公吨 500 400 300 200 100 Internat 202 2015 2010 2005 Domest 国际航空 0 200 0集成电路航空 95 5 202 203 0 190 2035 图2：按部门划分的航空业直接二氧化碳排放量 航空业的排放构成了特殊和不同的种类 ofchallenges.First,theindustryisgloballydispersed.Itisnotpossible Forlocalizedandnon-harchifiedpoliciestohavesignificantimpactontheairlinesandtheGHGemissionsproducedbytheiroperations.Alarly,fleetchangesinthisindustryareextremelyslowandcoversion.Anychangesinaircraftdesignandstructurem 在飞机被商业释放之前的各种安全水平。这些 为实现可持续发展目标而进行的飞机设计变更既缓慢又困难。从经济上讲，减少航空碳足迹的成本 与其他行业相比，这些挑战要求创新的解决方案来控制行业的排放。 根据国际航空运输协会（IATA），要实现2050年净零目标，我们必须在2030年之前生产至少占总喷气燃料需求的5.2％的SAF。只有当行业和政府以明确的政策愿景共同投资于绿色技术和基础设施时，这才有可能。需要对飞机设计和其他绿色技术（如氢气和气化）的研发进行投资，以奠定净零目标的基础。同时，扩大SAF。 需要确保排放得到控制，直到更多的绿色技术得到充分开发。 可以实现约67％的排放减少注重提高SAF效率 2000 1500 1000 500 0 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 来源：Waypoint2050报告 技术 氢气 运营和基础设施 SAF M市场Measures净零 SAF有望贡献约53％的温室气体减排 保守观点，IATA的最新研究预计 平均减少高达65% SAF易于使用的燃料下降，需要未成年人没有变化 在飞机设计中 技术 改进 有潜力 减少排放约14%，但需要大量的研发投资并不容易 氢气 可以贡献 to减排20%2050年净零目标，但将是在~2035年 后商用 6% 53% 7% 20% 14% CO₂排放量(百万吨)Reduction 诸如Waypoit2050之类的行业报告估计，通过将行业重点放在SAF上，可以将排放量减少约53％。机场运营优化或空中交通管理等其他因素不太可能导致排放量的大幅减少。从长远来看，氢气是减少航空排放的另一个主要解决方案，特别是在短途飞行中。 SAF 氢气 ELECTRICITY 氢胞 水轮机 CO2排放量减少1 减少50-80%2 58-90%还原3 降低49-88%4 飞机设计 次要适应 主要适应 主要适应 飞机范围 所有分段 短途航班 所有航班小于10000公里 短持续时间航班 机场操作 相同的回转时间 ~2倍更长的回转时间(短飞行时间) ~3倍更长的回转时间(长飞行时间) 相同的回转时间 更改到机场基础设施 相同的基础设施 运输和储存液态氢气的设施 电池充电点和传输系统 成本比较5 与传统喷气燃料相比，约 2X 1.2X-1.4X与传统喷气燃料相比 0.7X与传统喷气燃料相比 技术的积极方面 技术的消极方面 1.与CORSIA方法一致的生命周期排放估计-2。根据生产途径，SAF可以将排放量减少90％，但目前的技术限制使我们可以实现60％的减排-3。取决于氢的碳强度和技术（燃料电池比涡轮机高）-4。根据电力碳强度，仅对区域飞机进行估算-5。仅用于能源购买（不估计适应成本）。 资料来源：2022年ICTT；2022年IATA；凯捷专家 图4：SAF与其他推进技术的比较 因此，与电力和氢气相比，SAF是最好的近期解决方案 使航空业脱碳，包括长途飞行。只需对飞机进行少量或不进行任何更改，即可将其与普通喷气燃料混合以用于所有航段的飞行。它对飞机运营几乎没有影响，可以与现有的机场基础设施一起使用。 目前正在测试其他技术，如电力和氢气。然而，目前这些技术有许多局限性-行业需要研发投资才能使技术完全成熟 。例如，电动飞机目前只能飞行超短段。此外，这些飞机还需要在机场基础设施上进行投资，以安装电池充电点。同样，氢也需要在运输和液态氢储存方面