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SAF能否成为航司的“脱碳”利器

时间:2022年06月28日   来源:《大飞机》杂志
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  从我国首次对外作出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”的承诺以来,“碳中和”不仅引发了国际社会的高度关注,也在国内掀起了新一轮绿色发展的潮流。在航空业,实现碳中和的目标已经逐渐形成共识,从飞机制造商到飞机运营商都在积极探索全生命周期减排的方法。

  从飞机运营的环节来看,目前航空运输业的碳排放主要有三大来源,其中飞机航空燃油燃烧约占总排放量的79%,是民航业碳排放的“大户”。考虑到现有的技术水平下,长航程的商用飞机还无法使用电力或者混合动力飞行,短期来看,航空业仍将继续依赖液体燃油。有鉴于此,对于航空业来说,短期内直接有效的减少碳排放的方式就是用可持续航空燃料(SAF)来替换传统航空煤油。对此,国际航空运输协会的预测也证实了这一观点。IATA预测,可持续航空燃料在保证飞行动力的前提下,可比一般航空煤油减少80%的碳排放。因此,目前不少航空公司开始加入了使用可持续航空燃料的行列。

 

  何为SAF

  可持续航空燃料(SAF),是一种喷气飞机燃料。它与过去几十年来航空业一直使用的飞机燃料Jet A或Jet A-1一样都属于煤油型燃料。目前,国际航空运输协会、国际民航组织、美国航空管理局、飞机和发动机生产厂家、航空公司、传统和新型油品公司等都在积极推动SAF的推广和使用,并试图在全球相关产业、技术、贸易等方面成为新规则的制定者和主导者。据国际航空运输协会预测,航空生物燃料将达到全球航空生物燃料总量的30%,可谓是一片发展的蓝海。

  通俗来讲,SAF是通过更可持续的方式由可替代、可再生能源合成而来。SAF的原材料包括植物油、藻类、油脂、动物脂肪、废水、酒精、糖衍生物和二氧化碳,但最终这些都会转化成相同的烃类混合物,也就是煤油。SAF具有可持续性,其原料生成、生产和分配过程均符合社会经济和环境目标,即减少自然资源的消耗,保持生态平衡。与传统的航空燃油相比,SAF能够减少生命周期的碳足迹,对于助力航空运输业实现减排目标至关重要。

  十年前,航空业关于SAF的使用达成了一份协议,并批准了七条SAF的生产途径。根据航空运输行动小组(ATAG)的数据,目前全球已有超过35万次商业航班使用SAF,这对于行业来说是一个相当大的进步。然而,由于目前SAF的供应有限,其产量还不到全球喷气燃料需求的1%。但为了实现日益严苛的碳排放要求,全球各地都在兴建各种设施以增加SAF的产量。业界预测,到2025年,SAF有望取代约2%的传统航空燃料。

  另一个限制SAF广泛使用的原因是其高昂的成本。目前从价格来看,SAF要比传统喷漆燃料贵得多,因此现阶段完全用SAF来替代传统燃料,对于航空公司来说是无法承担的成本压力。为了解决这一难题,各相关机构正在研究制定各种机制、激励措施、政策和条例来推广SAF,为航空公司提供经济上的支持。

  此外,需要指出的是,由于受技术发展的限制,目前各航司所使用的、通过测试的SAF燃料还未能达到100%环保的要求。当下航空公司所使用的最环保的SAF型号也只能做到50%的环保燃油和50%的生物燃料溶液混合。

  但航空业对于100%采用生物燃油的SAF的研发正在路上。2021年3月,老虎机游戏成功使用其编号为F-WXWB(MSN001)的A350测试飞机进行了100%采用生物燃料的SAF的试飞。当然,与现有的SAF燃料一样,即便100%的SAF能够交付一份抢眼的减排成绩单,但对于航空公司来说,成本同样重要。

 

  跃跃欲试的航司

  根据澎博的数据显示,全球市场份额居前的航空公司中,有一半已经制定了详尽的“净零排放”目标,而这些目标主要都是在“净”上做文章。其中,绝大部分的航空公司都试图通过使用SAF来降低碳排放。

  10月初,美国西南航空公司打响了民航业“碳中和”的第一枪。公司发布了未来10年可持续发展计划,制定了到2030年将每可用座位英里的碳排放量至少减少20%的目标。为了实现这一目标,除了常规的更新机队和优化航线之外,可持续航空燃料的使用是一个亮点。

  在美国西南航空公司的规划中,未来10年可持续燃料将取代其总喷气燃料消耗的10%。为了实现这一目标,美国西南航空已经做了大量的提前部署。公司与德勤、西门子等企业合作,共同对可持续航空燃料进行研发。同时,公司还介入到了可持续航空燃料的生产环节,其与Neste合作计划到2023年生产多达500万加仑的可持续航空燃料。此外,为了实现公司的可持续发展目标,其还计划与Marathon Petroleum公司合作进一步扩大可持续航空燃料的产能。

  除了像美国西南航空这样的大型航司之外,一些支线飞机制造商也开始加入到使用SAF的大潮中。今年9月,瑞典知名的支线飞机运营商Braathens公司宣布将在其ATR飞机机队中使用可持续航空燃料。

  为此,Braathens公司将与飞机制造商ATR公司、斯得哥尔摩布洛马城市机场以及芬兰燃料公司Neste合作进行相关研发工作。根据计划,合作各方将在一架ATR飞机上进行飞行试验,该试验中其中一台发动机将使用100%的SAF,另一台发动机将使用50%的SAF。这是各方第二次合作。早在2019年,这三家企业就曾进行过名为“Perfect Flight”的试飞,在Braathens公司一架ATR72-600飞机上使用50%的SAF和50%的传统燃油开展飞行试验。试验结果表明,与常规航班相比,使用50%的SAF就可以减少46%的二氧化碳排放。因此,Braathens公司预测,如果一台发动机上使用100%的SAF、另一台上使用50%的SAF,可以减少64%的二氧化碳排放,如果两台发动机全部使用100%的SAF则至少可以减少82%的二氧化碳排放。目前,Braathens公司已经制定了宏伟的计划,到2025年ATR机队的传统煤油使用量减半,到2030年将完全使用SAF,从而力争成为全球首家净零排放的航空公司。

  除了客运市场外,在航空货运市场,航司对可持续航空燃料的使用同样热情高涨。今年7月,法荷航集团宣布其来自中国的五家合作伙伴——AWOT国际物流集团、港中旅华贸国际物流股份有限公司、中外运跨境电商物流有限公司和厦门航捷运国际物流有限公司将加入法荷航马丁航空货运发起的可持续航空燃料计划,在连接中国与欧洲、南美的航线上提供更为绿色的货运服务。

 

  SAF大量使用的瓶颈

  目前,航空公司之所以愿意尝试使用SAF,一个很重要的原因是,SAF与传统燃油性质一样,对于航空公司来说几乎不需要对飞机进行改装就可以直接使用。正由于减少了前期的投资,因此也就增加了各方参与的积极性。但是由于飞机航线运营是一个系统工程,不仅涉及飞机本身,机场也是一个不容忽视的环节。

  尽管使用SAF对于航空公司来说没有改装飞机的成本,但是对于机场来说却有投资基础设施的成本。或许是机场方面的积极性并不高,数据显示尽管2011年开始已有航空公司陆续使用SAF,但直到2020年,全球航空公司一共只采购了60亿升可持续航空燃料。2020年,全球SAF的产量也只有19万吨,仅占全球航空业使用燃油量的0.1%。也正因为如此,也有不少航空公司对于可持续航空燃料的大量使用持谨慎态度。英国航空、西班牙伊比利亚航空、爱尔兰航空、伏林航空等都只承诺到2030年在10%的航线上使用可持续航空燃料。

  除此之外,高昂的生产成本也是导致SAF无法大量使用的原因。数据显示,目前可持续航空燃油的售价几乎是传统航空燃油的两三倍,显然这对于航空公司来说是无法承受的。价格过高直接导致了需求和产能的严重不足。根据麦肯锡的预测显示,如果可持续航空燃料的价格依旧居高不下的话,到2030年,即便当下所有已经公布的SAF投资工程和基建全部完成,SAF的年产量也不足市场需求的1%。降低成本和扩大规模都需要巨额的资金投入,而这个缺口过大,显然风险和收益并不成正比。此时,政府的作用就需及时体现。

  目前,从全球范围来看,各国政府都在加大对可持续航空燃料使用的支持力度。在美国,加州政府通过了可再生燃料标准(RFS)和低碳燃料标准,政府将以此为前提,大力支持SAF生产工厂的建立,鼓励当地生产SAF核心原料农产品,从而帮助提高SAF的价格竞争力。在欧洲也同样如此。欧盟出台了相应的法案,对生产SAF的生产商、产品采用1.2倍乘数采购,该政策在很大程度上刺激了欧洲境内SAF的产量。法国政府则制定政策,强制约束航空公司2022年后飞行过程中必须使用至少1%的SAF作为航油。

  相比之下,我国对航空生物燃料的发展战略定位方面还亟待进一步明晰。推进航空生物燃料产业化是使其成为具有竞争力航空生物燃料产品的关键。当前,我国在这方面还有一些问题有待明确,具体表现为:第一,航空生物燃料在未来我国航空动力燃料中的战略定位不清晰,亟待从顶层进行规划和设计;第二,面向碳达峰和碳中和目标,一个清晰完整、可操作的航空生物燃料产业发展路线图急需从顶层开始布局和规划设计;第三,推进航空生物燃料产业的加快培育和发展壮大,仍需通过扶持政策体系建设来保障;第四,国内航空生物燃料科技研发资源较为分散,需要对其进行系统整合,高起点建立具有国际竞争力的技术研发体系;第五,航空生物燃料的规模化生产技术集成创新和应用示范,需要国家科技部门加大投入;第六,航空生物燃料产业链的规模化发展是产业化的关键,商业模式需要创新。对于国内航空运输业来说,只有顶层设计明确了,航空公司才能更有针对性地通过使用SAF来实现减碳的目标。

  此外,尽快开展航空生物燃料适航和示范相关工作也十分重要。可参考国外一些成熟的做法,鼓励国内航空公司在全球率先设立商业化航空生物燃料应用的碳中和示范航线,并在此过程中尽快建立支撑商业化应用所需的航空生物燃料技术数据信息,从长远来看,这对于行业大量使用SAF极为重要。

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