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            未來已來 太陽能燃料送飛機上天

            王堪林編譯 來源:中國民航網 編輯:jianping 太陽能燃料
            環保問題日益成為航空業關注的焦點,特別是在減少碳排放問題上。為此,國際民航組織(ICAO)通過了國際航空碳抵消和減排計劃(CORSIA)。CORSIA是第一個全球性行業減排市場機制,航空業也就此成為世界上第一個由各國政府協定采取全球碳中和措施的行業。CORSIA旨在推動航空公司采用合格排放單元(EEU)抵消航空運輸企業2020年后的國際航班碳排放增量。

            CORSIA自2021年開始實施,2021年~ 2023年為試驗階段,2024年~2026年為第一階段,2027年~2035年為第二階段,總共為期15年。各航空公司國際航空運輸碳排放量以2019年~2020年平均排放量為基線,此后每年將按國際航空運輸的增長量承擔碳抵消和減排任務。CORSIA試驗階段和第一階段可自愿參加,第二階段則強制參加。在CORSIA計劃下,全球航空業將在2050年最終實現碳中和目標。


            開發和使用SAF至關重要

            航空業要想實現到2050年凈零碳排放的目標,可持續航空燃料(SAF)的開發和使用至關重要。

            即使電動、混合動力和氫能源動力飛機項目按計劃完成,機隊的全部轉型也將到2050年以后,所以一些研究機構和高科技公司將目光轉向了太陽能。將太陽能轉化為燃料主要有兩種形式:一種是直接利用光催化劑,在光照下分解水產生氫氣,目前這種形式的太陽能到氫能的能量轉化效率不到2%;另一種是先將太陽能轉化為熱能或電能,再耦合其他技術制造燃料。

            瑞士Synhelion公司采用的是第二種技術路徑。該公司認為可持續航空燃料可以與化石燃料混合,因此可以作為替代燃料用于現有飛機和發動機技術。此外,它們還可以通過現有燃料供應基礎設施進行運輸。與化石燃料相比,大多數可持續航空燃料減少了高達80%的二氧化碳排放,電力轉液體(PTL)或太陽能轉液體(STL)過程更是幾乎完全消除了二氧化碳排放。

            這一路徑的實踐者頗多。截至目前,全球已有超過45萬架次航班使用了可持續航空燃料;2021年,全球相關企業生產了約1億升可持續航空燃料;全球近50家航空公司有使用可持續航空燃料的經驗……

            可持續航空燃料的生產目前有7種技術選擇,都是以利用生物質為中心?稍偕娏吞柲軣崮茏鳛樾碌纳a方法也在考慮之中,這兩種方案都需要合成氣(即氫氣與一氧化碳的混合物)作為中間體,然后采用工業上的氣轉液過程將其轉化為液體燃料。

            太陽能燃料橫空出世

            “目前,市場上只有生物燃料可用,但產量有限!睗h莎航空集團企業排放管理和可持續航空燃料部門負責人簡·佩赫斯坦表示。電力轉液體和太陽能轉液體技術即將推向市場,人們將在未來5年內看到第一批對其進行商業運營的工廠。它們的生產能力需要大幅提高,從而使航空業實現減排目標。

            瑞士國際航空公司(Swiss International Air Lines,Swiss)和漢莎航空集團(Lufthansa Group)已與蘇黎世ETH拆分公司Synhelion達成戰略合作協議,將太陽能航空燃料推向市場。這將使瑞士國際航空公司成為世界上第一家使用太陽能生產航空燃料的航空公司。

            瑞士國際航空公司首席執行官迪亞特解釋說:“我們與Synhelion公司的合作建立在共同的愿景之上,即使用太陽能燃料,使常規飛行中的碳中和飛行成為可能。我們感到自豪的是,瑞士國際航空公司將成為世界上第一家使用太陽能生產航空燃料并運行的航空公司。因此,我們與Synhelion公司的合作是長期可持續發展戰略中的一個關鍵因素。通過合作,我們支持創新,并正在積極尋求和促進用于生產可持續燃料的極具前景的技術開發、市場引入和擴大應用!

            Synhelion公司的聯合創始人兼首席執行官菲利普·弗勒博士表示:“我們相信并期待一個由氣候友好型運輸業連接起來的新世界(8.780, 0.04, 0.46%)。我們的下一代太陽能航空燃料是一種在經濟上和生態上可行的化石燃料替代品。瑞士國際航空公司和漢莎航空集團的承諾突顯了航空業對太陽能燃料的濃厚興趣,期待瑞士國際航空公司的飛機搭載我們的太陽能燃料起飛!

            成為實現碳中和飛行的途徑

            Synhelion公司開發了利用可再生能源生產可持續航空燃料的關鍵技術——塔式光熱技術。這一獨特過程使用集中的太陽能制造合成氣,然后通過標準的工業過程將其合成煤油。這終結了燃料碳循環,這種新燃料對有效實現航空運輸業脫碳作出了重大貢獻。

            Synhelion公司使用一個充滿定日鏡的陣列場地來反射太陽能的輻射。當太陽照耀時,太陽光輻射被鏡場反射,集中到接收器上,產生高達1500攝氏度的高溫,高溫變成清潔的熱量。接下來,通過標準的費托工藝等氣轉液技術,產生的熱量在熱化學反應器中被轉化為二氧化碳與水的混合物,最終產品即合成氣通過氣體轉化為液體的技術過程被轉化為汽油、柴油或航空燃料。該裝置還包括熱能儲存(TES),使燃料能夠全天候生產。太陽能是目前最便宜的可再生能源,將太陽能轉化為航空燃料的裝置不需要接入電網,它們是由獨立模塊配置和建造的,這意味著產能可以快速提高。

            為了加快發展,Synhelion公司正在德國的Brainenergy Park Jülich建造一個太陽能燃料工廠。該工廠計劃于2023年投產并開始生產燃料。

            Synhelion公司的目標是到2025年每年生產50萬升燃料,5年后增加到每年8.75億升,以滿足瑞士約一半的航空燃料需求;到2040年每年生產500億升,以滿足歐洲一半的航空燃料需求。

            Synhelion公司的聯合創始人吉安盧卡·安布羅塞蒂說:“太陽能燃料的好處在于它們是一種臨時燃料。因此,我們可以利用現有燃料供應設施。我們預計,到2030年,生產成本將低于每升1歐元。要產生全球影響,太陽能燃料必須與化石燃料競爭!

            Synhelion公司已經將目光投向了更遠的未來,并開發了生產合成氣的一系列反應堆技術,這有助于公司滿足不斷變化的客戶需求和法律要求。

            在第一批工廠中,Synhelion公司將使用水以及生物來源的二氧化碳和甲烷作為原料,進行太陽能驅動反應,以生產航空燃料。與此同時,Synhelion公司還在開發實現二氧化碳和水的純熱化學分解的反應堆技術。然而,無論解決方案是什么,高溫太陽能都是生產的核心。

            安布羅塞蒂說:“太陽能是世界上最豐富、分布最均勻的可再生能源。我們的太陽能技術通過直接利用太陽能熱量最大限度地減少能量轉換步驟,而不是通過可再生電力繞道,從而最大限度地提高燃料生產效率!

            熱能存儲比電能存儲便宜得多,也更環保,可以一天24小時使用它并全天生產燃料,這對于生產合成燃料也非常重要。對于工業生產設施來說,其不能每天啟停,需要連續運行。

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