交通是全球二氧化碳排放的重要来源，占全球总排放量的 25%至 30%。在这一部门中，公路运输是最大的排放源，由于严重依赖汽油和柴油等化石燃料，其排放量占近四分之三。海运虽然每吨货物的效率更高，但由于跨洋运输的货物数量庞大，其二氧化碳排放量约占全球运输二氧化碳排放量的 10%。航空运输虽然在运输二氧化碳排放总量中所占比例较小（约为 11-12%，资料来源：全球能源数据，Enerdata），但由于飞机燃料消耗量大，因此对每英里客运里程的影响不成比例地大。目前，运输业主要采用电池电动汽车和生物燃料这两种解决方案来减少排放。一种名为电燃料（也称电子燃料）的新兴解决方案有可能在这一市场中占有一席之地。

根据公司公告，到 2030 年，电子燃料的年产量将超过 8000 万吨（Mt）。(Source: Synthetic fuel database, Enerdata – Request a sample). 然而，退一步讲，我们会意识到，这将占目前喷气燃料产量的 30%左右（2022 年喷气燃料产量为 2.59 亿吨）。此外，在已宣布的电子燃料项目中，只有不到 20% 正在建设中。其余 80% 的项目尚未做出最终投资决定。因此，这 8000 万吨燃料的发展还存在很大的不确定性。

在本简报中，我们将把这些公告置于交通领域去碳化的大背景下，我们将探讨其中涉及的各种技术，我们还将仔细研究进入这些市场的关键项目和参与者。我们的分析将主要依靠 Enerdata 进行的调查，包括全球 182 个主要电子燃料生产项目的综合数据库。

文献中有许多关于电子燃料的定义。在本文中，我们将重点讨论以可再生电能、水和二氧化碳或氮为氨制成的液体合成燃料。因此，我们将不考虑生物质燃料，因为生物质燃料更为人所知。合成燃料应主要取代飞机煤油、船用重燃料和汽车汽油/柴油。

运输部门的去碳化目标和法规

公路部门

在道路交通方面，脱碳将主要通过电气化和电池汽车来实现。到 2050 年，电动汽车预计将占全球汽车保有量的 32% 到 71%，具体取决于脱碳方案 (Source: Enerfuture, Enerdata). 在这种情况下，随着电动汽车数量的增长，全球道路上行驶的内燃机汽车数量将逐渐减少。使用替代燃料，特别是电子燃料驱动的汽车，其总体能源效率比电池驱动的汽车低 4 到 5 倍。 (source: Research Center for Energy Networks and energy storage). 正如保时捷在智利的 Haru Oni 电子燃料项目所表明的那样，它们很可能仅限于运动型汽车等小众应用领域。因此，我们将重点分析海运和航空运输。

海事部门

海运业有两个主要的脱碳法规设定了减排目标。一个是国际海事组织（IMO）制定的国际法规，另一个是欧盟委员会制定的欧盟法规。FuelEU Maritime是欧盟于 2023 年 7 月通过的一项法规。

FuelEU Maritime 适用于在欧盟管辖范围内运营的总吨位在 5000 吨或以上的船舶，无论其悬挂何种船旗。该法规的目标是到 2050 年将平均碳强度降低 80%。

国际海事组织（IMO）的规定是技术中立的，并设定了船舶燃料的 “Well-to-Wake ”温室气体强度目标。目标是到 2050 年，国际航运的温室气体排放量比 2008 年减少 50% (source: IMO Strategy 2018).

航空部门

除了欧洲的一项法规外，目前还没有关于航空电子燃料的国际法规。

ReFuelEU Aviation是欧盟于 2023 年 10 月通过的一项法规。它提倡使用可持续航空燃料（SAF）。

该法规要求航空燃料供应商逐步增加欧盟机场传统航空燃料中混合 SAF 的比例，并规定了几个最后期限：

· 到 2025 年，SAF 在欧盟燃料供应商组合报价中的份额达到 2

· 到 2030 年，SAF 在欧盟燃料供应商组合报价中的份额为 6

· 到 2050 年，SAF 在欧盟燃料供应商组合报价中占 70% 的份额

SAF 包括合成航空燃料、先进的航空生物燃料和其他航空生物燃料，以及再生碳航空燃料。

电子燃料： 定义和特点

所谓电子燃料，是指通过使用低碳电能电解水而获得的可再生氢与一种含碳分子（二氧化碳或一氧化碳）或氮（电子氨）结合产生的分子。因此，电子燃料是一个通用术语，包括合成烷烃，如电子柴油、电子汽油、电子煤油（其性质与石油分子几乎相同），以及其他氢衍生物，如电子氨或电子甲醇，下文将介绍这两种燃料。电子燃料没有单一的标准化化学式或能量密度值。

有三种主要技术在生产领域占据主导地位： 电转液（PtL）、电转甲醇（PtM）和电转氨。

主要生产技术：

PtL：动力液化主要技术包括电解水产生氢气，然后将氢气与从大气或工业生产过程中捕获的二氧化碳结合，产生合成气。然后采用费托合成（或其他合成工艺），将合成气转化为合成碳氢化合物，如合成汽油、柴油或煤油。费托合成工艺是这些转化工艺中最成熟的技术构件（TRL 9）。因此，整个转化链的成熟度取决于获得合成气工艺的成熟度。我们观察到两种主要的合成气技术：

- 反向水煤气变换 (RWGS)

- 共电解

PtL 的另一种方法是利用甲醇制汽油和甲醇制煤油技术将酒精转化为合成燃料（酒精-喷气）。

PtM：动力转化甲醇涉及一氧化碳与氢气的反应。目前正在研究从 CO? 生产甲醇的各种工艺，其技术成熟度各不相同：

- 催化合成

- 电催化合成

- 直接电催化合成 。

PtA: 电力制氨涉及氮气（N2）与氢气的反应。目前，这种反应的主要工艺是哈伯-博施工艺。

特点和应用：

这些技术可以生产四种主要燃料：电子甲醇、电子氨、电子汽油和电子煤油。下表对这些燃料进行了比较。

Figure 1: 电子燃料比较

Source: Enerdata

主要项目和参与者分析

地理分布和项目规模

电子燃料项目的发展势头在全球范围内日益强劲，各个国家和公司都在投资这项技术。项目规模各不相同，既有小型试点项目，也有大型工业装置。但电子燃料项目的主要国家是印度（占已公布产能的 12%）、中国（11%）和澳大利亚（11%），其次是摩洛哥、埃及和美国，分别占 7%。这些项目的年产量大多在 50 到 100 万吨之间。这项分析考虑了已宣布的项目，并突出了两个主要趋势。一些国家，如印度、摩洛哥和埃及，已经宣布了一个或两个合成氨和甲醇生产的大型项目，使它们位居榜首。相反，中国和澳大利亚等国家则拥有众多中型项目。此外，据观察，一些国家，如埃及和摩洛哥，已将其生产完全定位为出口。而中国的情况并非如此。

Figure 2: 电子燃料产能分布（吨/年）

Source: Enerdata, Synth Fuel Database

应用

Enerdata 汇编了全球主要电子燃料项目数据库（截至 2024 年 6 月，已确定 182 个项目）。该数据库显示了两个有趣的方面：

- 由于电子燃料项目的成熟度较低，大多数项目尚未确定其预期用途。此外，其中一些项目侧重于出口，具体用途尚未确定。

- 在已确定具体用途的项目中，有两个主要项目比较突出：海运和航空（见下文）。

Figure 3: 球电子燃料主要项目的应用情况

(non-exhaustive)

Source: Enerdata, 05/2024

海事重点项目:

电子甲醇和电子氨成为这种应用的主要燃料选择。

船东马士基公司（Maersk）率先在这一领域采取了最大的行动，建造了 25 艘配备甲醇装置的船舶（第一艘已于 11 月完工）。马士基的大部分船舶都采用双燃料，第二台发动机使用重燃料（低硫或极低硫油）。值得注意的是，这项工作还包括利用从废弃生物质中提取的生物甲醇。为了给船舶加油，马士基已宣布在亚洲、美洲、非洲和欧洲实施多个项目。在这一计划中，目前正在开发的最大项目由马士基的子公司 C2X 与埃及政府合作领导。该项目投资 30 亿美元，目标是每年生产近 30 万吨电子甲醇。

航空领域的重点项目:

航空项目似乎不如航海项目成熟。预计至少在 2026 年之前不会有大型项目（专门用于航空）启动，而且必须找到经济平衡点（价格比化石煤油贵 4 到 8 倍）。此外，已宣布的一些最重要的项目，如由荷兰皇家航空公司（KLM）牵头的 Synkero 项目、SkyNRG 项目和史基浦机场项目，最近都被搁置。

最有前途的项目之一是挪威 Norsk e-Fuel 项目，该项目得到了挪威航空公司和 Sunfire 或 Carbon Centric等技术提供商的支持。他们宣布，将通过在挪威建立三家工业规模的电子燃料生产厂，在 2030 年实现 20 万吨的生产能力。客运航空公司挪威航空和货运航空公司 Cargolux 已承诺购买超过 14 万吨的 e-SAF 燃料供应。

这些项目的主要参与者

通过对项目数据库的分析，我们可以发现该市场的三大主要参与者:

- 成熟的石化行业大公司，如道达尔、壳牌或埃克森，它们是项目开发商和/或技术提供商。

- 在 CCUS 或电子燃料生产技术方面拥有特殊专长的小型创新公司，如 HIF Global、Synhelion、Infinium 或 Carbon Recycling International。

- 最后但并非最不重要的是，作为项目承购方的飞机和船队运营商（如马士基、汉莎、荷航......）。

这三类公司相辅相成，大多数新项目都以这些实体之间的伙伴关系为基础。大型公司将自己定位在项目的上游和/或下游，例如提供项目所需的基础设施和能源，或确保生产的经济出路。

挑战与问题

这些项目的开发提出了3个关键问题和挑战:

- 能否获得低成本的绿色氢气（这取决于能否获得具有价格竞争力的电力）。

- 生物源二氧化碳的可用性，由于碳捕集与封存的竞争性用途以及直接空气捕集低成本二氧化碳的可用性，这一点变得复杂。

- 某些生产工艺的成熟度，尤其是e-SAF的生产工艺。

成本问题是这些项目发展的关键因素。根据 ICCT 对 2050 年电子煤油的成本预测 (Source: ICCT Working paper, 2022), 即使在二氧化碳成本、电解槽费用和可再生能源价格降低的乐观假设下，电子煤油在美国的价格仍然是传统煤油的 1.5 倍（在欧洲是 2.5 倍）。

样，国际可再生能源机构（IRENA）对电子甲醇的预测也很乐观，认为到 2050 年，其价格可能降至每吨 250 美元左右 (Source: Renewable Methanol Outlook, 2021) 。要达到这一价格，绿色氢气成本必须降至约 1 美元/千克，二氧化碳成本必须降至约 100 美元/吨。尽管如此，电子甲醇的成本仍将高于目前生产的灰色甲醇。因此，即使从长远来看（2050 年），实现主要电子燃料与化石燃料的竞争似乎也极具挑战性。

结论

总之，实现欧盟为航空和海运部门制定的脱碳目标以及国际海事组织为海运部门制定的脱碳目标将是一项重大挑战。这主要是由于许多已宣布的电子燃料（主要是电子甲醇、电子煤油和电子氨）生产项目面临无法实现的风险。

然而，很明显，在 2030 年之前的短期内，只要上述挑战仍未解决，电子燃料就不可能对减少交通部门的二氧化碳排放做出实质性贡献。这种情况对这些运输方式的效率和未来使用提出了严峻的问题。

相比之下，道路交通，尤其是轻型车辆的去碳化在技术上似乎要先进和成熟得多。

Enerdata 是一家独立研究公司，专门从事各种不同地域和企业/行业层面的能源和气候问题分析与预测。公司总部位于法国格勒诺布尔，成立于 1991 年，并在新加坡设有子公司。

Enerdata 公司利用其全球公认的数据库、商业智能流程和前瞻性模型，协助客户（包括世界各地的公司、投资者和公共机构）制定政策、战略和商业计划。