作者感谢:Anna Stratton 的杰出投入、研究协助和支持,她对本手册的编写起到了至关重要的作用; Annie Petsonk、Ruben Lubowski、Fred Krupp、Julia Fidler、Elizabeth Willmott、Lucas Joppa、Thomas Roetger、Kristin Qui、Oleg Lugovoy、Elena Schmidt、Christine Seifert、Jan Seven、Martin Lange、Mark Brownstein、Beth Trask、Suzi Kerr、Nat Keohane、John Schmitz、Martina Simpkins、Amy Malaki、Jan Mazurek、Nikki Roy、Christa Owens Michelet、Andrei Mungiu、Tim Johnson、Carlos Calvo Ambel、Pietro Caloprisco、James Beard、John Holler、Nikita Pavlenko、Arianna Baldo、Sylvie Banoun、Pierre Caussade、Claire Rais-Assa、Jonathan Gilad 和 Inmaculada Gómez Jiménez 的投入、领导、支持和/或启发;国际可持续航空联盟(ICSA)、联合国国际民航组织航空环境保护委员会秘书处以及国际民航组织成员国和观察员的成员帮助形成了本手册的思想,并为国际民航组织 CORSIA SAF 框架做出了不懈的努力,以促进在环境和社会诚信的基础上实现航空脱碳;感谢 Christa Ogata 和 Sommer Yesenofski 的文字编辑;感谢气候工作基金会、突破能源和 CLIMA 基金会(Medio Ambiente 实验室)对这项工作的慷慨支持。
虽然这些燃料目前已在商用飞机上使用,但它们的使用仅限于与煤油的低混合,全球使用量低于 0.1%。预计这些燃料可以为 2050 年航空碳排放减少提供最大的机会,但要实现这一目标,需要进行前所未有的扩大。本文介绍了传统航空燃料和可持续航空燃料之间的差异、SAF 燃烧对排放的有益优势以及将其在飞机上的使用率提高到 100% 所面临的挑战。本文认识到增加 SAF 供应并将该行业从当今早期的 SAF 促进阶段转变为成熟的扩大阶段所面临的挑战。最后,它为利益相关者在开始或扩大其 SAF 之旅时提供了建议。这项工作基于广泛的文献综述和对机场、燃料供应商、学者和制造商的采访。
目标是尽量减少碳补偿的使用,并最大限度地发挥其他战略的潜在贡献。这将需要承诺采用大大小小的一系列解决方案。这将需要对机场运营和基础设施进行重大改变。这将需要大规模扩大可持续航空燃料 (SAF) 的生产,并为机场的绿色氢和电力供应建设新的能源基础设施。而且,至关重要的是,这将需要尖端的航空航天技术。实现脱碳目标将取决于政策、法规、激励措施和技术解决方案的结合。不同的解决方案将适用于不同的时间范围的不同飞机。
技术会随着时间而改变。过去 70 年,用于训练的活塞式飞机(赛斯纳同类产品)逐渐得到改进,相对稳定。2020 年,第一架电动教练机在欧洲获得认证,预计还会有更多电动教练机获得认证。第一批电动教练机是小型双座飞机,但随着电池能量密度的提高,它们的数量将会增加。这对飞行学校的技术、基础设施、发电和储电方面都有影响。1. 技术:机队可能会发生变化,包括引入电动教练机。2. 基础设施:需要充电基础设施,因此加油不再只是一些油箱和一个泵。3. 发电:机库的屋顶面积很大,可以安装太阳能电池板来提供现场电力,而不仅仅依靠电网。(本地和低碳选择)4. 储电:用过的电动飞机电池可以有第二次生命,用于储存太阳能,直到充电为止。
就能源消耗和二氧化碳排放量而言,喷气燃料相对较小(2021 年占美国运输业的 10%,预计到 2050 年将增至 14%)。但航空公司仍制定了雄心勃勃的目标,要减少温室足迹,从今年开始实现碳中和增长,到 2050 年将国际航班的温室气体排放量在 2005 年的基础上减少 50%。当前机队的使用寿命长(30-50 年),而且未来机队电气化难度大,这加大了挑战性,因为只有 5% 的商业航空温室气体足迹来自区域航班,而这些航班可能会使用可预见的技术实现电气化。因此,需要大量的可持续航空燃料才能实现航空公司设定的积极目标。 2019 年,美国仅生产了 300 万加仑(11.4 ML)可持续航空燃料 (SAF)(燃烧热总计约为 400 TJ 0.0004 EJ),而市场规模为每年 260 亿加仑(3.6 EJ/年)。人们考虑采用费托合成和乙醇齐聚(酒精制喷气燃料)生产 SAF,包括使用可再生电力和二氧化碳。在能源转型排序中,清洁美国电网是实现最大温室气体减排的重要第一步。虽然二氧化碳和清洁电力将来可能会提供 SAF,但乙醇齐聚选项所需的能源更少。
欧盟推出了可持续航空燃料政策提案,作为一揽子提案的一部分,旨在使欧盟的气候政策适合到 2030 年将温室气体净排放量减少至少 55%。RefuelEU 航空计划旨在通过逐步增加可持续航空燃料来加速航空业的绿色转型,保证航空业的公平竞争环境,允许所有航空公司在欧盟主要机场逐步公平地使用可持续航空燃料,并解决供需问题,确保以有竞争力的价格向航空公司提供可持续航空燃料。巴基斯坦强调了他们在生态系统恢复方面的领导地位,以及联合国环境规划署承认的成果。展望未来,巴基斯坦提出了扩大其在航空方面领导地位的计划,并且正在进行可再生能源使用和可持续航空研究的可行性研究。
旧金山国际机场 (SFO) 进行了一项可持续航空燃料 (SAF) 可行性研究,并感谢顾问研究团队 (WSP、Sky NRG、落基山研究所、Argus Consulting 和 Terri Herson) 的研究、分析和建议,以及来自利益相关者工作组(包括多家航空公司、市政府机构、SFO、航空合作伙伴和石油行业)的信息和建议。追求 SAF 的发展符合 SFO 对可持续性、环境和经济复原力的承诺。这项研究是 SFO、航空公司和航空合作伙伴先前合作工作的延伸,并对 SAF 的商业可行性、可行性和基础设施需求进行了进一步调查。本研究的完整性基于可用的数据、信息和现有市场条件;本报告发布后,市场将发生变化。
如果欧盟航空业要在不抑制交通增长或依赖行业外碳补偿的情况下实现其长期脱碳目标,那么改用可持续航空燃料 (SAF) 是实现行业内温室气体 (GHG) 减排的少数方法之一。尽管之前整个运输领域的欧盟燃料政策对刺激 SAF 行业的发展作用不大,但最近提出的 ReFuel EU 计划可以为引入和扩大生产超低碳燃料的先进 SAF 行业发出明确的政策信号。然而,政策制定者必须设定切合实际的 SAF 部署目标,使其与可用原料生产的燃料量相匹配。本研究评估了 2025 年至 2035 年欧盟支持 SAF 生产的资源基础,仅关注可持续可用原料的潜在产量。