在担任高级技术专家的工作之前,阿什福斯女士是FAA运输局的国际分支机构计划经理。她的专业经验还包括Epic Aircraft,Maxviz Inc.,Lancair Company,自然资源研究所,McCauley配件部和美国空军研究实验室的工作。阿什福斯女士获得了学士学位威斯康星大学 - 麦迪逊大学的工程机制和硕士学位 赖特州立大学的材料科学与工程学。威斯康星大学 - 麦迪逊大学的工程机制和硕士学位赖特州立大学的材料科学与工程学。
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。
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。
从历史上看,商业航空业一直依赖数量非常有限的、经过充分验证的传统燃料来进行飞机和发动机的认证和运行。当今绝大多数发动机和飞机都是设计和认证使用两种基本燃料之一运行的:涡轮飞机的煤油基燃料和火花点火往复式发动机飞机的含铅航空汽油。这些燃料作为散装商品生产和处理,多个生产商通过配送系统将燃料送往机场和飞机。它们由行业共识燃料规范定义和控制,这些规范与 ASTM 国际航空燃料行业委员会的监督一起,满足将燃料作为商品运输的需求。因此,在将非石油原料生产的直接航空燃料引入供应链时,建立在这个框架之上是有利的。航空燃料界开发的流程利用 ASTM 国际航空燃料小组委员会 (J 小组委员会) 来协调数据评估和制定新的非石油 (替代) 替代喷气燃料的规范标准。J 小组委员会已发布两项标准来促进这一进程;ASTM D4054 —“新型航空涡轮燃料和燃料添加剂的鉴定和批准标准规范”和 ASTM D7566 —“含合成碳氢化合物的航空涡轮燃料的标准规范”。本文将介绍航空燃料界如何利用 ASTM International 基于共识的流程来评估新的候选非石油喷气燃料,以确定这些新燃料是否与石油衍生的喷气燃料基本相同,如果相同,则发布规范来控制这些燃料的质量和性能。
空中空间技术演示2(ATD-2)国家航空航天局(NASA)团队与FAA和工业合作,继续为其在北德克萨斯州地区的最后3阶段现场评估做准备。ATD-2团队不再能够物理访问现场设施,因此已经过渡到远程培训和桌面练习,并通过虚拟平台制作了许多专门为每个现场用户设计的视频。另外,还要提供更大量的轨迹选项集(TOS)评估机会,如果持续交通量降低,ATD-2团队将系统部署到新的航空公司运营商中,为飞行操作员定义了其他用例,以增加TOS请求,并为替代ATC用户提高TOS Advisovals的新能力而开发了一种新的能力。NASA计划在2021年9月之前将最终技术转移到FAA和行业。
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。
鼓励使用可持续航空燃料被视为减少排放和实现航空碳中和的重要因素。其他因素包括市场化措施、简化空中交通管理。替代推进技术和飞机(例如电动飞机)的发展也可能开始为这些努力做出贡献,因为这些技术尚未成熟到足以在未来几十年内投入商业使用(见下文“电动飞行”文本框),可持续航空燃料被认为在短期内最有可能减少排放。 2 这些燃料也称为“直接替代”替代燃料,可以在不改变现有基础设施和为使用传统航空燃料而设计的飞机机队的情况下使用。可持续航空燃料的类型
本报告(以下简称“报告”)中提出的分析基于一种综合了学术研究、公开文件、国际组织、麦肯锡公司分析和行业专家访谈的最新统计数据的方法。本文表达的发现、解释和结论不一定反映世界经济论坛的观点。本报告提供的信息和数据由世界经济论坛和麦肯锡公司汇编和/或收集(所有信息和数据在此称为“数据”)。本报告中的数据如有更改,恕不另行通知。尽管世界经济论坛采取一切合理措施确保本报告准确反映所编制和/或收集的数据,但世界经济论坛及其代理人、官员和员工:(i)按“原样、可用”提供数据,不作任何明示或暗示的保证,包括但不限于适销性、适用于特定目的和非侵权保证;(ii)不对本报告所含数据的准确性或其适用于任何特定目的作出任何明示或暗示的陈述;(iii)对上述数据的任何使用或依赖不承担任何责任,特别是对基于本报告中数据的任何解释、决定或行动。其他方可能对本报告中的部分数据拥有所有权。世界经济论坛绝不表示或保证其拥有或控制所有数据的所有权利,世界经济论坛也不会