“地沟油”翻身成航空燃料，氢能加速落地汽车、无人机

电子发烧友网报道（文/莫婷婷）在碳达峰碳中和的“双碳”目标下，航空业也在致力于减少碳排放，可持续航空燃料（SAF）被认为是降低航空旅行排放强度的商业利器，最高可减少85%的碳排放量。
 
就在近期，中国商飞公司一架ARJ21支线飞机和一架C919大型客机，圆满完成首次加注可持续航空燃料（SAF）演示飞行任务。两架飞机分别从上海浦东机场和山东东营机场起飞，经过1个多小时的飞行后平稳降落。此次试飞成功，让业内看到了加注可持续航空燃料（SAF）在商用飞机应用领域的更多发展可能性。
 
地沟油成为航空减碳“先锋 ”，中国石化、霍尼韦尔抢先布局技术

SAF指的是一种可直接使用的液体燃料替代品，与传统航空燃料相比，最高可减少85%的碳排放量，具体取决于原料选择和生产工艺。其原料有多种，包括林业剩余物、农业废弃物、废弃食用油脂和城市固体废弃物等资源。
 
据了解，此次ARJ21、C919飞机演示飞行就是使用废弃食用油脂，俗称“地沟油”。“地沟油”是如何变废为宝，成为飞机燃料的呢？
 
公开资料显示，这得益于中国石化自主研发的生物航煤（生物航空煤油）生产技术。为了减少地沟油内大量的脂肪酸类化合物对炼化装置催化剂的活性和稳定性的影响，中国石化开发了专用催化剂和工艺。生产出的生物航煤与航空煤油（3号喷气燃料）的体积掺混比例为40%，各项物性参数与传统石油基燃料一致。
 
目前，中国石化的生物航煤已经用于波音和空客部分机型，本次ARJ21、C919飞机试飞成功意味着国产生物航煤在国产机型加注迎来突破性进展。
 
德勤研究的数据显示，中国的SAF需求量将达到300万吨/年，潜在供应量可能超过1,900万吨/年。在实现IATA到2050年实现净零排放的目标下，到了2050年，中国的SAF需求量将达到8,600万吨/年，随着原料加工效率提高、绿色氢气生产规模扩大，SAF产能或将达到8,200万吨/年。在这可以明确看到国内对SAF需求量呈现逐年增长的趋势。
 
废弃食用油脂是国内生产生物柴油的主要原料，预计在未来十年也会是SAF的主要原料。国际清洁交通委员会（ICCT）估计，中国废弃食用油脂回收潜力巨大，每年超过500万吨。不过即使有着大量的潜在可用的SAF原料，SAF供应仍处于初期阶段，这主要是因为技术、成本等多方面原因。
 
当前，SAF产业链上主要的技术供应商除了上述提到的中国石化，还有霍尼韦尔。霍尼韦尔已经在2023年推出了甲醇制航空燃料（MTJ）工艺技术——UOP eFining技术，能够将eMethanol（电子甲醇）转换为eSAF（电子燃料）。
 
 
eSAF也是可持续的航空燃料，还有eGasoline（电子汽油）和eDiesel（电子柴油）等，它们都将为“双碳”目标的完成发挥重要作用。主要生产方式是将绿氢与回收的二氧化碳合成eMethanol，再进一步转化而成。eSAF还有一个特点是可以直接应用于现有的喷气发动机。
 
霍尼韦尔的UOP eFining技术是其生产技术之一，公司称该技术生产的eSAF较传统喷气燃料可以减少88%的二氧化碳排放量。电子燃料公司HIF Global也在SAF上有所布局，公司计划到2030年，每天生产约1.1万桶电子eSAF，每年实现超过120亿航空里程的脱碳。
 
当然，国内SAF的商用化或许还有很长的一段路要走，目前主要应用在航空领域，还未用到汽车领域。包括上述提到的燃料兼容性、是否需要改造汽车发动机等技术难题，另外还有一个避不开的难题是成本。
 
德勤中国的报告指出，全球非混合SAF的价格约为8.67美元/加仑，SAF成本比化石基航空燃料成本高出2至5倍。此外，不同的技术工艺对价格也存在一定的影响，例如电力驱动合成燃料（PTL）、酯和脂肪酸加氢（HEFA）等。PTL的减排潜力大且原料可长期无限量供应，有着巨大的成本缩减潜力，但该工艺仍处于待批状态；HEFA工艺则是目前最具成本竞争力的技术，霍尼韦尔和中石化也选择基于该工艺研发相应的技术。除了技术工艺的影响，未来随着生产规模的扩大，SAF的价格或许也会有所降低，但这也还需要一定的时间。
 
 
氢能优势尽显，汽车、无人机、航空领域成为“最佳候选者”

不同于SAF，氢能作为清洁且高效的能源，在多个应用领域都有着发展潜力，可以应用在汽车、工业、建筑、电力、航空等多个领域。因此，开发和利用氢能也被认为是实现碳达峰、碳中和目标的关键路径。
 
当前，我国的氢能技术产业链已经逐渐完善，制氢技术包括电解水制氢、化石原料制氢、煤制氢、生物质制氢等。不同的制氢技术产生的碳排放量也不一样，可再生能源电解水制氢技术主要利用太阳能、风能等绿色电力将水进一步分解为氧气和氢气，没有产生碳排放，更加符合“双碳”的发展目标。
 
中国氢能联盟预测，在碳中和目标下，我国到2030年氢气的年需求量约为3715万吨，到了2060年增至1.3亿吨，工业领域的用氢占比最大。此外，汽车领域的氢燃料应用占比也在逐年增加。
 
中汽协数据显示，2023年，FCV（燃料电池汽车）销量约为5800辆，同比增长72.0%。除了中汽协的报告，多个数据均显示氢燃料电池汽车的销量都实现了增长，例如终端上牌数据显示，2023年全年氢燃料电池汽车累计销量达7760辆，同比增长了55%。
 
相比锂能，氢能的能量密度大，在当前的技术水平下，氢能车已经能做到充电几分钟，开车几小时。当前，氢燃料电池汽车主要还是用于商用运营，以固定的短途路线为主。郑州宇通、飞驰汽车、福田汽车、一汽解放、苏州金龙均是2023年氢燃料汽车的TOP企业。据了解，截至2023年国内已经建成近400座加氢站，打通了技术到市场的“最后一公里”。今年3月，广州市白云区首座加氢站也正式投入运营。
 
除了汽车领域，备受关注的低空经济领域也出现了氢能的身影。相较电动无人机、油动无人机，氢动力无人机在续航上有着明显的优势，续航能做到接近5小时，飞行距离超过300km，而且氢动力系统全过程零排放，最终产物只有纯水，同样是“双碳”背景下的最佳能源选择。
 
就在今年，有多家氢能无人机产业链上的企业推出了新品，包括协氢新能源发布了5000W小型风冷氢燃料电池——麒麟HITS-5000，云创氢电发布了氢鹏XC02氢动力工业无人机。此外，北京航空航天大学能源与动力工程学院研制的“北航氢动一号”全电航空发动机搭载在复合翼无人机上完成首飞， 氢源智能也完成了固体氢动力无人机“理工氢源-翠亨1号”首飞。越来越多氢能无人机的出现，意味着氢能在无人机领域的渗透率也在加速。
 
在航空领域，当前欧美航空巨头都在加速研制氢能飞机，中国航空业与其站在同样的起跑线上。法国民用航空研究委员会曾在航空运输脱碳技术路线研究报告中提到，要在2030年推出新一代中短途飞机。
 
不过，在现在的发展阶段，氢能和SAF一样，面临着成本高的问题。据了解，加氢的价格约为50元-70元/公斤。氢能重卡的成本约为140万元/辆。氢燃料汽车要实现与锂电、柴油等车型相应的价格，还需要进一步降低成本。云韬氢能总裁杨强在接受媒体采访时表示，氢气的成本约在30到32元，公司计划通过‘车-站-景’联动，将其降至28元、26元。
 
随着氢能产业链企业的持续技术投入，业内人士预计氢能重卡到2025年可降至100万元/辆，2030年可降至80万元/辆，基本可以实现与锂电、柴油相应车型的平价。
 
另一个需要关注的问题是，制氢、储氢、应用等多个环节都存在技术瓶颈需要突破。特别是对于氢飞机，还需要关注到氢燃烧对材料耐高温问题。还有存储问题，需要考虑是否需要调整飞机结构，因为氢燃料的重量比传统燃油轻，但体积却是其4倍。另外，对氢储罐也有很高的要求。
 
总体来看，氢能在不同应用领域都有着不同的技术难题需要攻克，特别是在航空领域，不管是SAF还是氢能，都面临更多的挑战因素。但可以确信的是，在“双碳”目标下，SAF和氢能都将引发新一轮的技术迭代。