“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）在碳達峰碳中和的“雙碳”目標下，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。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）在商用飛機應用領域的更多發(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

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。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展。

德勤研究的數(shù)據(jù)顯示，中國的SAF需求量將達到300萬噸/年，潛在供應量可能超過1,900萬噸/年。在實現(xiàn)IATA到2050年實現(xiàn)凈零排放的目標下，到了2050年，中國的SAF需求量將達到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)能或將達到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供應仍處于初期階段，這主要是因為技術、成本等多方面原因。

當前，SAF產(chǎn)業(yè)鏈上主要的技術供應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——UOP eFining技術，能夠將eMethanol（電子甲醇）轉換為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，再進一步轉化而成。eSAF還有一個特點是可以直接應用于現(xiàn)有的噴氣發(fā)動機。

霍尼韋爾的UOP eFining技術是其生產(chǎn)技術之一，公司稱該技術生產(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，目前主要應用在航空領域，還未用到汽車領域。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，不同的技術工藝對價格也存在一定的影響，例如電力驅動合成燃料（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，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，霍尼韋爾和中石化也選擇基于該工藝研發(fā)相應的技術。除了技術工藝的影響，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，在多個應用領域都有著發(fā)展?jié)摿?，可以應用在汽車?a target="_blank">工業(yè)、建筑、電力、航空等多個領域。因此，開發(fā)和利用氫能也被認為是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的關鍵路徑。

當前，我國的氫能技術產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)逐漸完善，制氫技術包括電解水制氫、化石原料制氫、煤制氫、生物質制氫等。不同的制氫技術產(chǎn)生的碳排放量也不一樣，可再生能源電解水制氫技術主要利用太陽能、風能等綠色電力將水進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。

中國氫能聯(lián)盟預測，在碳中和目標下，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)領域的用氫占比最大。此外，汽車領域的氫燃料應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累計銷量達7760輛，同比增長了55%。

相比鋰能，氫能的能量密度大，在當前的技術水平下，氫能車已經(jīng)能做到充電幾分鐘，開車幾小時。當前，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。

除了汽車領域，備受關注的低空經(jīng)濟領域也出現(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，北京航空航天大學能源與動力工程學院研制的“北航氫動一號”全電航空發(fā)動機搭載在復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域的滲透率也在加速。

在航空領域，當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、柴油等車型相應的價格，還需要進一步降低成本。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)技術投入，業(yè)內(nèi)人士預計氫能重卡到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、柴油相應車型的平價。

另一個需要關注的問題是，制氫、儲氫、應用等多個環(huán)節(jié)都存在技術瓶頸需要突破。特別是對于氫飛機，還需要關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整飛機結構，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，氫能在不同應用領域都有著不同的技術難題需要攻克，特別是在航空領域，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”目標下，SAF和氫能都將引發(fā)新一輪的技術迭代。