從我國首次對外作出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”的承諾以來,“碳中和”不僅引發(fā)了國際社會的高度關(guān)注,也在國內(nèi)掀起了新一輪綠色發(fā)展的潮流。在航空業(yè),實現(xiàn)碳中和的目標已經(jīng)逐漸形成共識,從飛機制造商到飛機運營商都在積極探索全生命周期減排的方法。
從飛機運營的環(huán)節(jié)來看,目前航空運輸業(yè)的碳排放主要有三大來源,其中飛機航空燃油燃燒約占總排放量的79%,是民航業(yè)碳排放的“大戶”??紤]到現(xiàn)有的技術(shù)水平下,長航程的商用飛機還無法使用電力或者混合動力飛行,短期來看,航空業(yè)仍將繼續(xù)依賴液體燃油。有鑒于此,對于航空業(yè)來說,短期內(nèi)直接有效的減少碳排放的方式就是用可持續(xù)航空燃料(SAF)來替換傳統(tǒng)航空煤油。對此,國際航空運輸協(xié)會的預(yù)測也證實了這一觀點。IATA預(yù)測,可持續(xù)航空燃料在保證飛行動力的前提下,可比一般航空煤油減少80%的碳排放。因此,目前不少航空公司開始加入了使用可持續(xù)航空燃料的行列。
何為SAF
可持續(xù)航空燃料(SAF),是一種噴氣飛機燃料。它與過去幾十年來航空業(yè)一直使用的飛機燃料Jet A或Jet A-1一樣都屬于煤油型燃料。目前,國際航空運輸協(xié)會、國際民航組織、美國航空管理局、飛機和發(fā)動機生產(chǎn)廠家、航空公司、傳統(tǒng)和新型油品公司等都在積極推動SAF的推廣和使用,并試圖在全球相關(guān)產(chǎn)業(yè)、技術(shù)、貿(mào)易等方面成為新規(guī)則的制定者和主導(dǎo)者。據(jù)國際航空運輸協(xié)會預(yù)測,航空生物燃料將達到全球航空生物燃料總量的30%,可謂是一片發(fā)展的藍海。
通俗來講,SAF是通過更可持續(xù)的方式由可替代、可再生能源合成而來。SAF的原材料包括植物油、藻類、油脂、動物脂肪、廢水、酒精、糖衍生物和二氧化碳,但最終這些都會轉(zhuǎn)化成相同的烴類混合物,也就是煤油。SAF具有可持續(xù)性,其原料生成、生產(chǎn)和分配過程均符合社會經(jīng)濟和環(huán)境目標,即減少自然資源的消耗,保持生態(tài)平衡。與傳統(tǒng)的航空燃油相比,SAF能夠減少生命周期的碳足跡,對于助力航空運輸業(yè)實現(xiàn)減排目標至關(guān)重要。
十年前,航空業(yè)關(guān)于SAF的使用達成了一份協(xié)議,并批準了七條SAF的生產(chǎn)途徑。根據(jù)航空運輸行動小組(ATAG)的數(shù)據(jù),目前全球已有超過35萬次商業(yè)航班使用SAF,這對于行業(yè)來說是一個相當大的進步。然而,由于目前SAF的供應(yīng)有限,其產(chǎn)量還不到全球噴氣燃料需求的1%。但為了實現(xiàn)日益嚴苛的碳排放要求,全球各地都在興建各種設(shè)施以增加SAF的產(chǎn)量。業(yè)界預(yù)測,到2025年,SAF有望取代約2%的傳統(tǒng)航空燃料。
另一個限制SAF廣泛使用的原因是其高昂的成本。目前從價格來看,SAF要比傳統(tǒng)噴漆燃料貴得多,因此現(xiàn)階段完全用SAF來替代傳統(tǒng)燃料,對于航空公司來說是無法承擔的成本壓力。為了解決這一難題,各相關(guān)機構(gòu)正在研究制定各種機制、激勵措施、政策和條例來推廣SAF,為航空公司提供經(jīng)濟上的支持。
此外,需要指出的是,由于受技術(shù)發(fā)展的限制,目前各航司所使用的、通過測試的SAF燃料還未能達到100%環(huán)保的要求。當下航空公司所使用的最環(huán)保的SAF型號也只能做到50%的環(huán)保燃油和50%的生物燃料溶液混合。
但航空業(yè)對于100%采用生物燃油的SAF的研發(fā)正在路上。2021年3月,空客成功使用其編號為F-WXWB(MSN001)的A350測試飛機進行了100%采用生物燃料的SAF的試飛。當然,與現(xiàn)有的SAF燃料一樣,即便100%的SAF能夠交付一份搶眼的減排成績單,但對于航空公司來說,成本同樣重要。
躍躍欲試的航司
根據(jù)澎博的數(shù)據(jù)顯示,全球市場份額居前的航空公司中,有一半已經(jīng)制定了詳盡的“凈零排放”目標,而這些目標主要都是在“凈”上做文章。其中,絕大部分的航空公司都試圖通過使用SAF來降低碳排放。
10月初,美國西南航空公司打響了民航業(yè)“碳中和”的第一槍。公司發(fā)布了未來10年可持續(xù)發(fā)展計劃,制定了到2030年將每可用座位英里的碳排放量至少減少20%的目標。為了實現(xiàn)這一目標,除了常規(guī)的更新機隊和優(yōu)化航線之外,可持續(xù)航空燃料的使用是一個亮點。
在美國西南航空公司的規(guī)劃中,未來10年可持續(xù)燃料將取代其總噴氣燃料消耗的10%。為了實現(xiàn)這一目標,美國西南航空已經(jīng)做了大量的提前部署。公司與德勤、西門子等企業(yè)合作,共同對可持續(xù)航空燃料進行研發(fā)。同時,公司還介入到了可持續(xù)航空燃料的生產(chǎn)環(huán)節(jié),其與Neste合作計劃到2023年生產(chǎn)多達500萬加侖的可持續(xù)航空燃料。此外,為了實現(xiàn)公司的可持續(xù)發(fā)展目標,其還計劃與Marathon Petroleum公司合作進一步擴大可持續(xù)航空燃料的產(chǎn)能。
除了像美國西南航空這樣的大型航司之外,一些支線飛機制造商也開始加入到使用SAF的大潮中。今年9月,瑞典知名的支線飛機運營商Braathens公司宣布將在其ATR飛機機隊中使用可持續(xù)航空燃料。
為此,Braathens公司將與飛機制造商ATR公司、斯得哥爾摩布洛馬城市機場以及芬蘭燃料公司Neste合作進行相關(guān)研發(fā)工作。根據(jù)計劃,合作各方將在一架ATR飛機上進行飛行試驗,該試驗中其中一臺發(fā)動機將使用100%的SAF,另一臺發(fā)動機將使用50%的SAF。這是各方第二次合作。早在2019年,這三家企業(yè)就曾進行過名為“Perfect Flight”的試飛,在Braathens公司一架ATR72-600飛機上使用50%的SAF和50%的傳統(tǒng)燃油開展飛行試驗。試驗結(jié)果表明,與常規(guī)航班相比,使用50%的SAF就可以減少46%的二氧化碳排放。因此,Braathens公司預(yù)測,如果一臺發(fā)動機上使用100%的SAF、另一臺上使用50%的SAF,可以減少64%的二氧化碳排放,如果兩臺發(fā)動機全部使用100%的SAF則至少可以減少82%的二氧化碳排放。目前,Braathens公司已經(jīng)制定了宏偉的計劃,到2025年ATR機隊的傳統(tǒng)煤油使用量減半,到2030年將完全使用SAF,從而力爭成為全球首家凈零排放的航空公司。
除了客運市場外,在航空貨運市場,航司對可持續(xù)航空燃料的使用同樣熱情高漲。今年7月,法荷航集團宣布其來自中國的五家合作伙伴——AWOT國際物流集團、港中旅華貿(mào)國際物流股份有限公司、中外運跨境電商物流有限公司和廈門航捷運國際物流有限公司將加入法荷航馬丁航空貨運發(fā)起的可持續(xù)航空燃料計劃,在連接中國與歐洲、南美的航線上提供更為綠色的貨運服務(wù)。
SAF大量使用的瓶頸
目前,航空公司之所以愿意嘗試使用SAF,一個很重要的原因是,SAF與傳統(tǒng)燃油性質(zhì)一樣,對于航空公司來說幾乎不需要對飛機進行改裝就可以直接使用。正由于減少了前期的投資,因此也就增加了各方參與的積極性。但是由于飛機航線運營是一個系統(tǒng)工程,不僅涉及飛機本身,機場也是一個不容忽視的環(huán)節(jié)。
盡管使用SAF對于航空公司來說沒有改裝飛機的成本,但是對于機場來說卻有投資基礎(chǔ)設(shè)施的成本?;蛟S是機場方面的積極性并不高,數(shù)據(jù)顯示盡管2011年開始已有航空公司陸續(xù)使用SAF,但直到2020年,全球航空公司一共只采購了60億升可持續(xù)航空燃料。2020年,全球SAF的產(chǎn)量也只有19萬噸,僅占全球航空業(yè)使用燃油量的0.1%。也正因為如此,也有不少航空公司對于可持續(xù)航空燃料的大量使用持謹慎態(tài)度。英國航空、西班牙伊比利亞航空、愛爾蘭航空、伏林航空等都只承諾到2030年在10%的航線上使用可持續(xù)航空燃料。
除此之外,高昂的生產(chǎn)成本也是導(dǎo)致SAF無法大量使用的原因。數(shù)據(jù)顯示,目前可持續(xù)航空燃油的售價幾乎是傳統(tǒng)航空燃油的兩三倍,顯然這對于航空公司來說是無法承受的。價格過高直接導(dǎo)致了需求和產(chǎn)能的嚴重不足。根據(jù)麥肯錫的預(yù)測顯示,如果可持續(xù)航空燃料的價格依舊居高不下的話,到2030年,即便當下所有已經(jīng)公布的SAF投資工程和基建全部完成,SAF的年產(chǎn)量也不足市場需求的1%。降低成本和擴大規(guī)模都需要巨額的資金投入,而這個缺口過大,顯然風險和收益并不成正比。此時,政府的作用就需及時體現(xiàn)。
目前,從全球范圍來看,各國政府都在加大對可持續(xù)航空燃料使用的支持力度。在美國,加州政府通過了可再生燃料標準(RFS)和低碳燃料標準,政府將以此為前提,大力支持SAF生產(chǎn)工廠的建立,鼓勵當?shù)厣a(chǎn)SAF核心原料農(nóng)產(chǎn)品,從而幫助提高SAF的價格競爭力。在歐洲也同樣如此。歐盟出臺了相應(yīng)的法案,對生產(chǎn)SAF的生產(chǎn)商、產(chǎn)品采用1.2倍乘數(shù)采購,該政策在很大程度上刺激了歐洲境內(nèi)SAF的產(chǎn)量。法國政府則制定政策,強制約束航空公司2022年后飛行過程中必須使用至少1%的SAF作為航油。
相比之下,我國對航空生物燃料的發(fā)展戰(zhàn)略定位方面還亟待進一步明晰。推進航空生物燃料產(chǎn)業(yè)化是使其成為具有競爭力航空生物燃料產(chǎn)品的關(guān)鍵。當前,我國在這方面還有一些問題有待明確,具體表現(xiàn)為:第一,航空生物燃料在未來我國航空動力燃料中的戰(zhàn)略定位不清晰,亟待從頂層進行規(guī)劃和設(shè)計;第二,面向碳達峰和碳中和目標,一個清晰完整、可操作的航空生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖急需從頂層開始布局和規(guī)劃設(shè)計;第三,推進航空生物燃料產(chǎn)業(yè)的加快培育和發(fā)展壯大,仍需通過扶持政策體系建設(shè)來保障;第四,國內(nèi)航空生物燃料科技研發(fā)資源較為分散,需要對其進行系統(tǒng)整合,高起點建立具有國際競爭力的技術(shù)研發(fā)體系;第五,航空生物燃料的規(guī)?;a(chǎn)技術(shù)集成創(chuàng)新和應(yīng)用示范,需要國家科技部門加大投入;第六,航空生物燃料產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)模化發(fā)展是產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵,商業(yè)模式需要創(chuàng)新。對于國內(nèi)航空運輸業(yè)來說,只有頂層設(shè)計明確了,航空公司才能更有針對性地通過使用SAF來實現(xiàn)減碳的目標。
此外,盡快開展航空生物燃料適航和示范相關(guān)工作也十分重要。可參考國外一些成熟的做法,鼓勵國內(nèi)航空公司在全球率先設(shè)立商業(yè)化航空生物燃料應(yīng)用的碳中和示范航線,并在此過程中盡快建立支撐商業(yè)化應(yīng)用所需的航空生物燃料技術(shù)數(shù)據(jù)信息,從長遠來看,這對于行業(yè)大量使用SAF極為重要。