《德勤:2025低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里報告(42頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《德勤:2025低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里報告(42頁).pdf(42頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里合成燃料對于航空和航運脫碳的作用2025年年2月月低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用02詞匯表詞匯表03摘要摘要041.實現凈零排放需要大量低碳燃料實現凈零排放需要大量低碳燃料062.最后一公里脫碳:航空業和航運業最后一公里脫碳:航空業和航運業092.1 航空業脫碳102.2 航運業脫碳132.3 德勤對航空業和航運業脫碳的展望153.釋放合成燃料的脫碳潛力釋放合成燃料的脫碳潛力163.1重大技術障礙有待克服183.2 應對合成燃料的高昂成本243.3 貿易連接供需274.行動呼吁行動呼吁29
2、4.1 推廣低碳燃料所面臨的挑戰304.2 未來展望31附錄附錄33附錄1.氫能路徑探索者(HyPE)模型簡介33附錄2.航空業與航運業效率提升情況的計算方法34附錄3.生物燃料供應鏈中可持續原料可用性的計算方法35尾注尾注36作者作者38聯系人聯系人39德勤可持續發展進程中心德勤可持續發展進程中心40目錄03縮寫縮寫 釋義釋義縮寫縮寫釋義釋義CAPEX資本支出L-DAC液體直接空氣捕獲C12H26航空煤油MJ兆焦耳CH3OH甲醇MSW城市固體廢物CCUS碳捕集、利用與封存MtCO2百萬噸二氧化碳CO2二氧化碳MtH2eq百萬噸氫當量DAC直接空氣捕獲MWh兆瓦時EU歐盟NH3氨EJ艾焦耳,1
3、艾焦耳等于1018次方焦耳NZE凈零排放FAO聯合國糧食及農業組織OECD經濟合作與發展組織FOGS脂肪、油和油脂OPEX運營支出GHG溫室氣體RTKeq計費噸公里當量GtCO210億噸二氧化碳S-DAC固體直接空氣捕獲GW吉瓦特,1吉瓦特等于109瓦特SAF可持續航空燃料HEFA氫化酯及脂肪酸t.km噸公里HFO重燃料油TRL技術就緒度H2氫TWh太瓦時,1太瓦時等于1012瓦時HyPE氫能路徑探索者US美國ICCT國際清潔交通委員會WTO世界貿易組織IEA國際能源署IMO國際海事組織IPCC政府間氣候變化專門委員會IRENA國際可再生能源署ITF國際運輸論壇kt千噸kW千瓦詞匯表低碳燃料:
4、通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用04摘要到2050年實現溫室氣體凈零排放需要社會進行根本性變革,從目前以化石燃料為中心的模式轉變為高效、高度可再生和電氣化的能源系統。在一些難減排行業(如鋼鐵和化工),清潔氫能清潔氫能可以作為電氣化的補充。但是,航空業和航運業脫碳需要比氫能和電力能量密度更高的低碳燃料低碳燃料,包括生物燃料和合成燃料。生物燃料生物燃料作為一種即用型燃料,可以方便直接地用于現有內燃機和燃料基礎設施,在短期內實現大量減排。然而,各行業對生產可持續生物質的有限原料的激烈競爭,阻礙了生物燃料的大規模應用。因此,從長遠來看,氨、甲
5、醇和合成煤油等合成燃料合成燃料預計將成為主要使用的低碳燃料。德勤全球使用數據驅動和基于模型的量化分析進行展望研究,探討了合成燃料作為實現航空業和航運業脫碳的關鍵推動因素合成燃料作為實現航空業和航運業脫碳的關鍵推動因素的采用情況。在該展望中,航空業的二氧化碳排放量在2030年前將不再增加,到2050年將減少約75%,而航運業到2050年則幾乎實現凈零排放,減排95%。這些減排成績主要得益于增效措施以及低碳燃料的采用,尤其是合成燃料。合成燃料在當前能源組合中的占比微乎其微,到2030年也只扮演邊緣角色,在26艾焦耳燃料消耗中占1.6艾焦耳。盡管如此,德勤預計合成燃料到2050年將成為航空業和航運業
6、的主要能源來源,在燃料消耗中約占16艾焦耳。達到這樣的合成燃料供應水平需要約1.5億噸可持續氫能以及7億噸氣候中性二氧化碳。這是一項重大的工業和技術挑戰,因為清潔氫能行業仍處于起步階段,二氧化碳捕獲技術也還未得到大規模發展。此外,到2050年,氫能生產、燃料合成以及直接空氣捕獲共需要高達10,000太瓦時(TWh)的清潔電力供應,相當于2023年全球發電量的三分之一。這超出了目前全球可再生能源發電量,因此需要大幅提升可再生能源發電能力,幅度遠超迄今所取得的進展。盡管合成燃料是航空業和航運業脫碳的關鍵,但其仍處于早期應用階段,幾乎不受監管制約,成本也比化石燃料要高出許多。全球統全球統一的監管框架
7、一的監管框架對于航空和航運這些國際化行業開發合成燃料至關重要。如果沒有公共支持,合成燃料的價格將繼續比傳統化石燃料高出兩到十倍。這一高價主要由于低成本二氧化碳原料的供應有限,相關生產過程中難以避免的能量損耗,以及各行業對清潔氫能的競爭。此外,要實現合成燃料的充足供應,大量投資也必不可少,到2050年,每年平均需要約1,300億美元。雖然這一數字相較于全球化石燃料的投資規模(2024年為1.1萬億美元)較為微小,但卻與航空業和航運業的燃料總支出持平。全球貿易也是提升經濟競爭力的一項不可或缺的重要手段。通過將成本最低的資源地與有限的可再生能源和氣候中性二氧化碳資源的需求中心連接起來,全球貿易可以全
8、球貿易可以幫助緩解供需之間的地域失衡幫助緩解供需之間的地域失衡,提高整體經濟效率,促進經濟發展。合成燃料的成本效益僅僅是航空業和航運業實現脫碳目標所面臨的眾多技術挑戰中的一環。雖然航空業脫碳不需要對基礎設施或發動機進行重大改造,但航運業脫碳則意味著未來需要使用甲醇和氨等多種燃料多種燃料。這就要求在轉型期間繼續使用現有基礎設施,同時研發新型燃料補給技術、發動機解決方案,并建設配套加注基礎設施。由此看來,脫碳相關的技術挑戰不僅僅局限于能源供應方面,還有更深層次的技術變革和發展。低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用05總而言之,航空業
9、和航運業逐步淘汰化石燃料可能需要價值鏈上的各參與方著眼長遠,攜手合作:政策制定者政策制定者扮演著關鍵角色,他們負責營造啟動轉型的初始條件,構建必要的監管框架,并持續提供前進動力。他們應通過制定國家和行業戰略提高政策透明度,通過摻混指令等機制創造需求,并通過低碳燃料補貼來減輕供應鏈參與方的經濟負擔,從而推動購買。從長遠來看,持續不斷地完善政策指令并提供經濟支持將是確保順利轉型的關鍵。國際組織國際組織具備理想的條件,能夠通過制定通用的規則框架,支持協調一致的全球能源轉型。通過實施嚴格的認證體系,支持預定和索賠(Book and Claim)機制,這些組織能夠促進價值創造,從而推動合成燃料在全球范圍
10、內的采用。統一和通用的規則定義有助于避免碳泄漏或套利行為。面對日益增長的合成燃料需求,燃料供應商燃料供應商應借助早期投資以及與上游參與方的合作,積極確保低成本的可持續能源原料供應,尤其是清潔氫能和氣候中性二氧化碳。在合成燃料價值鏈的建設階段,他們可以通過摻混生物燃料,從而支持相關技術的發展和必要基礎設施的完善。飛機制造商和船舶制造商飛機制造商和船舶制造商應調整其產品以滿足可持續發展需求。這意味著需對飛機和船舶發動機進行改造,以使其分別能使用高比例摻混合成燃料以及氨和甲醇等新燃料。此外,他們還應通過研發投資開發增效措施,并將其納入生產流程,以降低燃料成本和二氧化碳排放量。機場和港口管理機構機場和
11、港口管理機構在推廣合成燃料的過程中起著至關重要的作用。這些機構通過部署必要的加注基礎設施及保障燃料的持續供應,為合成燃料的應用打下堅實基礎。對于機場而言,此過程無需開發全新的專門基礎設施;然而,對于港口來說,則需發展多燃料兼容的基礎設施。航空公司和航運公司航空公司和航運公司處于能源轉型的中心,作為橋梁將上游參與方與終端消費者緊密相連。通過推廣可持續的貨運和差旅服務,這些公司可以引領技術應用、規模采購低碳燃料,并促進各供應鏈參與方協同進步。此外,一旦他們在經營活動中實施增效措施,就能立即在短期內在降本減排方面實現顯著成效。全球實現凈零排放的機會窗口稍縱即逝,航空業和航運業還幾乎完全依賴化石燃料。
12、盡管挑戰重重,但通過有針對性的政策制定以及關鍵供應鏈參與方之間的協調行動,這些行業仍可以實現從化石燃料的轉型。這種合作將為人類開啟一條清潔、可持續的發展道路,共建一個支持全球脫碳、倡導公正轉型、促進經濟公平發展的未來。低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用06然而,煉鋼和水泥生產等重工業需要電氣化以外的解決方案,至少在高溫加熱和工業原料需求方面是如此。3,6此外,大多數重型運輸設備,尤其是在航空業和航運業,都需要高能量密度的燃料,這使得它們難以實現電氣化。6,7,8因此,就需要通過清潔來源(低碳電力電解或有減排措施的化石燃料)生產
13、的氫能作為補充,助力實現大幅減排。例如,氫能可用作初級煉鋼的還原劑,用作生產其他分子(如合成燃料和化學產品)的原料,或用作生產熱能和電力的能源。1.實現凈零排放需要大量的低碳燃料要將全球溫升控制在1.5C以內,就必須在2050年前實現溫室氣體凈零排放。1鑒于能源消耗和工業流程占全球二氧化碳排放的80%以上,2必須要對整個能源系統進行全面脫碳。為此,一項基本要求是從當前以化石燃料為中心的模式轉向高度可再生和電氣化的能源系統。3現有的相關研究強調,電氣化、大規??稍偕茉撮_發以及效率提升是實現脫碳的關鍵技術解決方案。4圖1展示了全球與能源相關的二氧化碳排放情況,以及主要經濟行業的脫碳措施。部分行業
14、,如建筑和輕型公路運輸,幾乎可以完全依靠電氣化來實現脫碳。這些電力全部來自水能、風能和太陽能等可再生能源。5低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用07生物柴油、生物煤油和生物乙醇等形式的生物燃料是從植物生物質、農業殘留物甚至藻類等有機材料中提取的可再生燃料。16這些燃料在燃燒時釋放出的二氧化碳,要么被生物質在生長階段所吸收,要么被自然排放。17 其生產過程中沒有產生其他排放,生物燃料因此被認為是碳中性燃料。這種封閉的碳循環有助于減緩大氣中二氧化碳的凈增加,使生物燃料成為一種有吸引力的可持續替代燃料。然而,可持續生物燃料的供應有限,
15、因此需要其他燃料作為補充,尤其是在航空業和航運業。18合成燃料是以氫為原料,通過化學反應生產的液體或氣體燃料。如果使用低碳原料(包括氫氣)和能源進行生產,那么這些燃料可被視為傳統石油產品的清潔替代品,能夠減少運輸部門的二氧化碳排放。在合成燃料中,氨、甲醇和合成煤油被廣泛認為是最有希望助力航空業和航運業實現脫碳的解決方案。19,20氨可以通過哈伯-博施反應從氫氣和環境中的氮氣生成(見圖2);21 合成甲醇和合成煤油分別由二氧化碳和氫氣通過甲醇合成反應和費托合成反應合成。22除生物質和沼氣以外,清潔氫能在重工業中也有重要的脫碳潛力。它能克服電氣化的缺陷,幫助重型公路運輸行業實現脫碳。然而,由于能量
16、密度較低,氫不太適合用作航空燃料或船用燃料,因為飛機或船舶上的大多數設備都需要在小體積的燃料箱內產生較高的能量密度。因此,這些重型運輸行業的脫碳將依賴低碳燃料生物燃料和合成燃料,此等燃料與化石燃料的特性相似,但卻是以低碳原料制得。航空和航運作為兩大最“難減排”的行業,每年各排放約10億噸二氧化碳(1 GtCO2/年,11,12 約占全球二氧化碳排放量的6%13)。作為重要的溫室氣體排放源,這兩大行業的脫碳尤其具有挑戰性:鋼鐵和化工等行業可以通過將生產轉移到清潔能源豐富的地區,14 然后進口終端產品來控制排放;15 但航空業和航運業的排放卻無法轉移,飛機在全球各地飛行,船舶在全球各地航行,直接向
17、大氣排放溫室氣體。因此,它們無法像其他行業能進行供應鏈優化,只能迎頭解決排放問題。這就必須采取多方面的措施,包括提高飛機和船舶的效率、優化物流,以及最重要的,使用生物燃料和合成燃料等更清潔的燃料取代傳統的化石燃料。圖圖1:全球主要經濟行業能源燃燒產生的二氧化碳排放情況以及各行業可用的脫碳戰略:全球主要經濟行業能源燃燒產生的二氧化碳排放情況以及各行業可用的脫碳戰略 資料來源:德勤基于內部 3、國際能源署 9以及Our World in Data數據庫 10相關數據進行的分析可再生能源(風能、太陽能等)可再生能源(風能、太陽能等)能源儲存能源儲存能源效率能源效率核能核能具有碳減排措施的化石燃料具有
18、碳減排措施的化石燃料電氣化電氣化氫能氫能能源效率能源效率物流優化物流優化生物燃料生物燃料合成燃料合成燃料合成燃料合成燃料生物燃料生物燃料能源效率能源效率氫能氫能電氣化電氣化電氣化電氣化氫能氫能生物能生物能能源效率能源效率碳捕集、利用與封存(碳捕集、利用與封存(CCUS)回收回收合成燃料合成燃料生物燃料生物燃料能源效率能源效率氫能氫能電氣化電氣化其他其他 0.14%建筑建筑 9%電氣化電氣化固體生物質固體生物質能源效率能源效率沼氣沼氣陸運航運航空工業發電運輸低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用08盡管氨中不含碳元素,碳氫化合物(如
19、甲醇和合成煤油)的燃燒會產生二氧化碳排放,這些二氧化碳又可用于這些燃料的生產合成。如果這種二氧化碳產自生物源,23 或是經過化學工藝(如直接空氣捕獲,DAC)直接從空氣中捕獲,那么就可以被認為是低碳燃料甚至氣候中性燃料。在這些情況下,燃料燃燒排放的溫室氣體會在碳循環中被捕獲的/生物源二氧化碳所抵消??傊?,具有高能量密度的低碳燃料(例如生物燃料和合成燃料)對于實現最難消減部門的去碳化至關重要。他們可作為電氣化和氫能的補充,助力那些難減排行業實現脫碳。但是,未來的低碳燃料市場及其興起卻在關鍵的技術選擇、燃料發動機組合以及這些燃料及其原料的來源方面面臨著多種不確定性。低碳燃料相對容易運輸,也就極有可
20、能顯著影響并重塑未來能源貿易,因此很有必要對燃料供應路徑進行前瞻性評估,從而最大化這些燃料的整體潛力。在本報告中,德勤預測并展望了低碳燃料的未來發展,以及其在凈零情景下對于航空業和航運業實現脫碳的作用。圖圖2.低碳合成燃料的生產路徑低碳合成燃料的生產路徑利用數據驅動和基于模型的方法,德勤展望以科學視角預測了低碳燃料的發展。在調研分析中,我們具體采用了自有的氫能路徑探索者(HyPE)模型(見附錄1)。這是一個針對新興氫能和低碳燃料市場進行技術經濟分析的先進模型,已經過學術同行評審,其研究結果已在知名科學期刊上發表。24,25,26德勤構建的情景,基于國際能源署27 和政府間氣候變化專門委員會(I
21、PCC)1等的長期展望,并完全符合巴黎協定將全球溫升控制在1.5C以內的目標。在這一情景中,我們假設存在良好的地緣政治環境,穩定高效的金融體系,以及為實現140多個國家設定的凈零目標而采取果斷的政策行動。在此背景下,本報告旨在探討低碳燃料要想蓬勃發展并為實現氣候中性做出重要貢獻所需滿足的條件。因此,這一情景假設可作為公共和私營部門戰略決策的“指南針”。同時,它也有助于監控低碳燃料市場的建設進程,識別出領導人需要解決的監管、經濟和技術上的差距。但這一情景不應被視為最有可能實現的未來結果。資料來源:德勤基于內部以及國際運輸論壇19相關內容進行的分析從大氣中去除從大氣中去除二氧化碳二氧化碳合成合成燃
22、料燃燒會釋放出先燃料燃燒會釋放出先前去除的二氧化碳前去除的二氧化碳合成煤油合成煤油甲醇甲醇氨氨低碳電力輸入低碳電力輸入電解電解低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用092.最后一公里脫碳:航空業和航運業航空業和航運業脫碳依賴于類似的戰略和行動舉措。首先,需要轉向溫室氣體排放量更少的交通模式,28同時改變消費者行為,29以限制潛在的需求增長。其次,通過提高物流和運營效率以及技術(物理)效率,進一步減少燃料消耗。效率提升和行為改變都能迅速帶來顯著的燃料節約,因此對于減少碳排放具有重要作用。但是,這些措施并不能完全消除二氧化碳排放,實現
23、氣候中性還是需要將傳統化石燃料替換成低碳燃料。低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用10大部分航空運輸為客運,按計費噸公里當量(RTKeq)計算,31貨運約占20%。30受經濟增長和航空運輸成本下降的影響,航空業近年來迅速發展(2010年至2019年間,客運和貨運分別增長約70%和40%)。30此種增長趨勢還將繼續,因為交通模式轉變和采取減量措施等行為手段預計無法彌補航空需求的增長。2023年至2050年間,總航空運輸量預計將增長2.5倍,年均增長率為4%。32 這主要得益于全球(尤其是新興國家)的人口和經濟增長,以及商業、旅游和
24、國際合作帶動的全球互聯性增強。技術發展和運營措施帶來的效率提升技術發展和運營措施帶來的效率提升2022年,飛機的平均燃油消耗量為12.1MJ/RTKeq,幾乎僅為2000年代初期的一半。33 這一顯著改善,主要得益于數十年來燃油效率的不斷提高從1960年到2019年,年均提高1%。34 從短期來看,由于新飛機的能效比現有機型高15%左右,在機隊中逐步應用新一代飛機技術,可以提高效率。35但考慮到新飛機設計項目數量較少,預計到2030年代中期,已交付飛機的效率可能不會出現明顯的飛躍式變化。德勤根據分析預測,從德勤根據分析預測,從2022年至年至2035年,燃油效率年,燃油效率每年將提升每年將提升
25、1.1%(見附錄2)。從長遠來看,目前在空氣動力學(如混合翼機身、主動氣流控制)、噴氣發動機(如開式轉子技術)以及通過先進復合材料實現輕量化等方面取得的科研進展,預期可使下一代飛機的效率比目前機型提高30%。36通過在機隊中逐步應用這些技術,預計在2035至2050年間,技術效率可實現每年1.5%的提升。與此同時,在2050年之前,運營措施(如有效載荷最大化37 和航線優化38)帶來的效率提升,可助力每年減少0.45%的燃料消耗(見附錄2)。綜合技術帶來的效率提升,我們預計飛機的平均燃飛機的平均燃油效率在油效率在2022至至2035年間將每年提高年間將每年提高1.6%,從,從2035年起每年可
26、提高年起每年可提高近近2%。因此,相比于2022年,到2035年和2050年,飛機的平均燃油消耗將分別減少18%和39%。低碳燃料需求低碳燃料需求鑒于燃油效率的提升不及航空運輸需求的增長,在燃油脫碳尚未實現的情況下,航空業的溫室氣體排放將會增加。目前,由化石煤油提煉的噴氣燃料幾乎滿足了所有的航空能源需求,造成了大量的溫室氣體排放。34 實現氣候中性意味著需要擺脫化石燃料,3 航空業也不例外。目前航空業有兩種可行的替代燃料選擇:一種是采用需要對飛機設計和推進技術進行重大改變的燃料,如電池和氫氣;另一種是使用生物燃料或合成燃料等即用型燃料替代傳統燃料。氫能和電池驅動的飛機僅支持輕量化、短距離的航空
27、運輸,因此只能在很小程度上取代化石燃料。39 航空業實現燃料轉型的關鍵途徑是使用可持續航空燃料(SAF),這種燃料在化學和物理特性上與傳統的基于煤油的噴氣燃料極其相似。40 只需將其注入現有的基礎設施和發動機,便可直接作為傳統燃料的替代品。39低碳航空燃料仍處于早期發展階段。德勤預測,其大規模發展將從21世紀30年代開始。到2030年,化石燃料在燃料組合中仍占90%左右(13.2艾焦耳),到2050年將降至約20%(3.7艾焦耳)。由于與大多數設備的兼容性有限,氫能和電力的直接使用僅限于于特定區域范圍內,到2050年分別只占最終航空能源消耗的7%和3%??沙掷m航空燃料,到可持續航空燃料,到20
28、40年和年和2050年將分別占航空能源消耗年將分別占航空能源消耗的的43%和和70%,是航空業實現脫碳的關鍵因素。,是航空業實現脫碳的關鍵因素。在各種低碳燃料中,生物煤油發展最快,將在2030年前超過1.2艾焦耳。但其應用卻受限于生物質原料的供應(見文本框1)。這就使得合成煤油到2050年將成為主要低碳燃料來源,幾乎占2050年航空燃料供應量的40%(6.8艾焦耳)。因此,航空業的二氧化碳排放量在2030年前都將保持穩定,到2050年降至2.4億噸,相比目前的排放量下降75%(見圖3)。412.1 航空業脫碳航空業脫碳低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃
29、料對于航空和航運脫碳的作用116004002000800圖圖3.2023至至2050年航空業二氧化碳排放量預測以及不同減排手段的影響年航空業二氧化碳排放量預測以及不同減排手段的影響1400120010002023需求增長2030效率提升生物燃料2040合成煤油氫能2050電力+7二氧化碳排放量(百萬噸/年)資料來源:德勤基于附錄2所述的效率提升以及第2.3節所述情景進行的分析“在2023年至2050年間,航空業的排放有望減少75%,這一成就主要得益于從2030年起對可持續航空燃料的采用”低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用12文
30、本框文本框1.生物燃料生產及其應用潛力生物燃料生產及其應用潛力生物燃料在化學性質上與傳統化石燃料相似,可直接應用于現有噴氣發動機和燃料基礎設施。因此,它能極大推動交通行業因此,它能極大推動交通行業包括包括公路運輸、航空運輸和海運運輸公路運輸、航空運輸和海運運輸實現脫碳。實現脫碳。目前,一些生物燃料的生產工藝已經相當成熟,已被納入能源系統。422022年,生物燃料供應量達到4.3艾焦耳,占交通行業能源消耗的3.5%。目前幾乎所有的生物燃料(生物柴油和生物乙醇)都應用于公路運輸,但在凈零情景下,生物燃料需求到2030年將翻一番,并拓展應用于包括航空運輸和海運運輸在內的其他交通領域。27盡管如此,生
31、物燃料的應用仍面臨多項挑戰,這些挑戰限制了它的廣泛采用,并阻礙了其成為重型運輸領域脫碳的唯一燃料選擇:生物燃料的生產可使用農業使用的原料,這可能會對食物的供應造成干擾。43,44 為促進可持續發展,生物燃料的生產應僅限于使用那些可持續且不會與食品行業發生資源競爭的原料。因此,許多法規禁止使用食用油或甘蔗、大豆、棕櫚等原料提煉生物燃料,這就極大限制了這種具有成本效益的燃料的供應潛力。土地用途改變(如森林砍伐)或種植原料(如使用化肥)或燃料合成所需的額外能源消耗都會顯著影響生物燃料的環境生命周期評估,減少符合氣候中性原則的生物燃料的數量。45,46生物燃料生產使用的生物原料可分為五大種類:能源作物
32、 農業殘留物 農業廢棄物 森林殘留物 城市固體廢物據估計,可用于各生物能源生產的可持續生物質約達到300艾焦耳(見下圖)。由于可用性和采集率的原因,對脂肪、油和油脂(FOGS)的獲取可能受到限制。根據國際可再生能源機構(IRENA)的數據,全球廢棄食用油潛在總量約為0.8艾焦耳,而被采集的僅為0.2艾焦耳。45 此外,盡管城市固體廢物資源充足,但估計其中只有一半來自生物資源,因此需進行預先處理,以提高原料的質量。46 因此,考慮到其他能源用途、食品行業的競爭、采集限制和轉換損失,估計約有16艾焦耳生物燃料可供交通行業使用(見附錄3),這僅占國際能源署2050年凈零情景中預測的交通行業需求的20
33、%。所以,盡管生物燃料在減排方面擁有極大的潛力,但它們需要與合成燃料結合使用,才能促使交通行業,尤其是航空業和航運業,實現最大程度的減排。能源作物農業農業廢棄物木材采伐城市廢物可持續生物質資源采集率與食品行業競爭競爭性用途轉化損失生物燃料供應潛力生物燃料供應潛力(艾焦耳)27-900150200109 1372 250301-74-72100-50501630080 資料來源:德勤基于附錄3中所述方法進行的分析低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用13航運在全球貿易中扮演著至關重要的角色航運在全球貿易中扮演著至關重要的角色,占全球
34、貨運量的占全球貨運量的80%以上以上。47在經濟增長和全球化的推動下,預計在2050年以前,航運需求將以近2%的年均增長率穩步增長(以噸公里為單位計)。48航運業應用場景廣泛,擁有多個細分市場,各應用場景和細分市場都有自己的船舶設計要求和形態、航線特征及所面臨的脫碳挑戰。然而,從排放量來看,約75%的排放來自油船、干散貨船、雜貨運輸船及集裝箱船的長途貨物運輸。49與航空業一樣,航運業的脫碳也有賴于效率提升措施、消費者行為改變以及轉向更為清潔的能源。技術發展和運營措施帶來的效率提技術發展和運營措施帶來的效率提升升由于每艘船舶承載的貨運量大(通過優化物流)且航速相對較低,航運在運輸每噸公里貨物時的
35、能耗顯著低于其他貨運方式:大約為0.1兆焦耳/噸公里,50這比卡車運輸能效約高10倍51,比航空運輸能效約高100倍。33然而,航運領域的能效仍存在改善的空間,國際海事組織(International Maritime Organization)據此設定了一項高標 準的 能效 指標 船 舶能 效設 計指 數(EnergyEfficiency Design Index),要求2025年以后投放市場的所有新船舶,其能效須比2000年至2010年期間交付的船舶提高30%。52提高能效的措施主要集中在優化流體力學(例如,船體設計和空氣潤滑)及提升推進效率(如發動機余熱回收及長遠來看的風力輔助推進)方面
36、。然而,由于船舶的使用壽命較長(超過30年),在現役船隊中集成最新的技術改進是一個漸進且緩慢的過程。預計到2050年,船隊的更新升級及新船的添置將助力技術能效每年提高約0.7%(見附錄2)。從短期來看,最有可能實現航運能效提升的路徑在于優化運營。53借力數字化及先進軟件技術的發展,對貨運承載、航線以及航速進行優化,能夠顯著降低整體能耗,單艘船舶的能效最高可提高38%。54綜合運用技術和運營兩方面的能效提綜合運用技術和運營兩方面的能效提升措施升措施,預計航運能源強度在預計航運能源強度在2022年至年至2030年期間將下降年期間將下降13%,到到2050年將降至年將降至0.06兆焦耳兆焦耳/噸公里
37、以下噸公里以下,相當于船隊平均能效將在現有水平上提高三分之一。低碳燃料需求低碳燃料需求與航空業一樣,航運業通過技術進步和運營優化預期實現的能效提升,可能會被不斷增長的需求所超越。因此,航運業脫碳需要轉向清潔能源。雖然電力和氫能可以為部分船舶提供動力,但對于國際航運中常見的長途航運需采用液體燃料,因為其具有較高的能量密度及卓越的長期儲存能力。只有那些可頻繁??扛劭诔潆姷男⌒痛?,如渡船和沿海船舶,才適合進行電氣化改造。盡管氫能的質量能量密度高于電池,但由于其體積能量密度較低,以及液化儲存成本較高,對于長途航行而言并不實用。因此,根據德勤的展望,到2050年,在航運業能源消耗中,電力和氫能將分別達
38、到0.4艾焦耳(3%)和1.3艾焦耳(10%)。液體生物燃料因其與現有的發動機和基礎設施兼容,可作為航運的一種可行選擇。到2030年,在航運燃料供給中,生物燃料占比將達到6%(0.6艾焦耳),這主要得益于與化石燃料混合使用。然而,對可持續生物質的激烈跨行業爭奪限制了它們的大規模應用(見文本框1)。生物燃料在航運業中的使用量增長速度在2030年之后會放緩,到2050年在整個行業的燃料消耗中的占比將達到13%(1.7艾焦耳)。在航運領域在航運領域,領先的燃料脫碳方案當屬合成液體燃料領先的燃料脫碳方案當屬合成液體燃料,特別是甲特別是甲醇和氨醇和氨。預計到2050年,這兩種燃料合計將占航運燃料消耗量的
39、70%(8.9艾焦耳),屆時將帶動二氧化碳排放減少6億噸(圖4)。甲醇和氨均不是即用型燃料,它們的采用需要新型推進發動機的研發,以及相應的基礎設施和供應鏈建設。因此,將甲醇和氨納入燃料結構中,需要在整個航運生態系統中進行長期規劃并進行協同投資。該行業最終會主要選擇氨還是甲醇,亦或者采用更為均衡的多燃料技術路線目前尚不可知(有關氨和甲醇的詳細對比,請參閱第3.1節文本框3)。由于擔心資產擱淺,這種不確定的環境可能阻礙對相關基礎設施的投資。2.2 航運業脫碳航運業脫碳低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用140200400600800
40、1000圖圖4:2022年至年至2050年航運業二氧化碳排放量預測以及不同減排手段的影響年航運業二氧化碳排放量預測以及不同減排手段的影響12002022需求增長2030效率提升生物燃料2040合成燃料氫能2050電力二氧化碳排放量(百萬噸排放量(百萬噸/年)年)資料來源:德勤基于附錄2所述的效率提升及德勤凈零排放場景進行的分析“到2050年,航運領域的二氧化碳排放量將幾乎為零,這在很大程度上要歸功于合成燃料,到2040年,合成燃料將開始在航運燃料中占據重要份額。到2050年,在航運業使用的各種燃料中,僅氨和甲醇的占比即可達到70%?!钡吞既剂希和ㄍ鶅袅闩欧诺淖詈笠还锏吞既剂希和ㄍ鶅袅闩欧诺淖?/p>
41、后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用15圖圖 5:德勤展望:德勤展望航空業和航運業對低碳燃料的需求航空業和航運業對低碳燃料的需求燃料類型燃料類型燃料燃料航空業的需求(艾焦耳)航空業的需求(艾焦耳)航運業的需求(艾焦耳)航運業的需求(艾焦耳)20232030204020502022203020402050生物燃料生物燃料船用生物燃料-0.00.61.31.7生物煤油0.01.23.96.1-合成燃料合成燃料氨/甲醇-0.01.23.98.9合成煤油0.00.43.36.8-化石燃料化石燃料煤油13.113.29.13.7-船用燃油-9.49.15.70.5資料來源:德勤基于第2.1和第2.
42、2節中對航空業和航運業燃料需求變化的預估、附錄2中所作的效率提升估算以及自上而下的資源分配情況進行的分析根據德勤的展望根據德勤的展望,在在2030年之前年之前,航空業的二氧化碳排放將不再增加航空業的二氧化碳排放將不再增加,到到2050年將減少約年將減少約75%,而這將主要歸功于效率提升措施而這將主要歸功于效率提升措施(減排減排30%)及低碳燃料的應用及低碳燃料的應用(65%)。據此,到2050年,該行業的二氧化碳年排放量將減少至2.2億噸。到到2050年年,航運業的二氧化碳排放量將幾乎航運業的二氧化碳排放量將幾乎為零為零,屆時殘余二氧化碳排放量約為屆時殘余二氧化碳排放量約為4,500萬噸萬噸。
43、這兩個行業之所以存在殘余二氧化碳排放量,是因為并非所有國家均統一設定了到2050年實現凈零排放目標。例如,作為全球第一和第三大二氧化碳排放國的中國和印度,分別計劃在2060年和2070年實現凈零排放。55此外,鑒于凈零排放的全球性和跨行業性,這些排放屬于最難減排的類型,需要通過直接空氣捕獲和具有碳捕集和封存能力的生物能源,在其他行業實現負排放以進行抵銷。合成燃料對于航空業和航運業長期的脫碳進程而言不可或缺合成燃料對于航空業和航運業長期的脫碳進程而言不可或缺。先進技術和運營改進帶來的效率提升能夠減緩燃料消耗的增長,而生物燃料的潛力不足以滿足這些行業大部分的燃料需求。合成燃料在當前的燃料結構中幾乎
44、無足輕重,到2030年其作用也依舊有限(在26艾焦耳的總能源消耗量中占1.6艾焦耳),但預計到2050年將成為航空業和航運業的主要能源,屆時消耗量將達到約16艾焦耳(圖5)。實現如此規模的合成燃料生產如此規模的合成燃料生產,將需要超過將需要超過1.5億噸的清潔氫和約億噸的清潔氫和約7億億噸基于噸基于DAC或生物源的二氧化碳或生物源的二氧化碳。這將是一項重大的工業和技術挑戰,因為清潔氫行業尚處于發展初期,而二氧化碳捕獲技術也尚未發展到工業規模。2.3 德勤對航空業和航運業脫碳的展望德勤對航空業和航運業脫碳的展望“在德勤設想的情景中,生物燃料的應用和效率提升措施的實施,抵消了航空業和航運業運輸需求
45、增長帶來的排放增量,從而航空業和航運業產生的排放量到2030年將不再增加。目前合成燃料尚未納入航空和航運燃料結構中,但預計到2050年,其將占據近六成的比例,成為這兩大行業脫碳轉型的關鍵推動因素?!钡吞既剂希和ㄍ鶅袅闩欧诺淖詈笠还锏吞既剂希和ㄍ鶅袅闩欧诺淖詈笠还飢合成燃料對于航空和航運脫碳的作用16低碳燃料(特別是合成燃料)目前還處于市場起步階段,相應的監管框架尚未建立或尚不穩定(見圖6)。盡管國際組織宣布了一些凈零目標,56但在全球范圍內,對于低碳燃料的生產和使用,并未設定具有法律約束力的目標。然而,在國家層面,越來越多的國家開始出臺相關法規。例如,歐盟制定了相關法規,要求船運企業使用低
46、于特定碳強度閾值的燃料,航空燃料須遵守嚴格的可持續航空燃料(SAF)摻混指令。57盡管現有的監管框架已經啟動了試點項目,但市場仍面臨著巨大的不確定性:截至2024年1月,全球宣布的230個合成燃料生產項目中,僅15%的項目進入了最終的投資決策階段。583.釋放合成燃料的脫碳潛力低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用17圖圖6:全球航空業和航運業脫碳政策環境圖譜:全球航空業和航運業脫碳政策環境圖譜資料來源:德勤基于國際能源署政策數據庫59、國際運輸論壇60、世界貿易組織61以及地區和國家法規進行的分析目前存在針對航空業和航運業的相關
47、政策(并不一定具有約束力)目前存在針對航空業的相關政策(并不一定具有約束力)圖例圖例針對航空業和航運業實施了強有力的政策針對航空業實施了強有力的政策“首要之舉是打造全球統一的監管和認證框架,這對于合成燃料在航空和航運這些本質上具有國際屬性的行業的全球推廣至關重要?!卑拇罄麃啺拇罄麃喯嚓P路線圖和行動計劃中納入了SAF相關內容“海事減排國家行動計劃(Maritime Emissions Reduction National Action Plan)”正在制定之中巴西巴西預計將在2027年前實施SAF相關強制性規定RenovaBio法規寫入了有關交通運輸低排放燃料的規定加拿大加拿大設定了與SAF摻混
48、相關的“意向性”目標不列顛哥倫比亞省相關燃料法規中寫入了與SAF有關的規定中國中國預計將出臺SAF相關強制性規定已宣布啟動一項重要的SAF航班試點項目歐洲歐洲ReFuelEU Aviation法規:可持續航空燃料(SAF)摻混指令及合成燃料子目標FuelEU Maritime法規:燃料碳強度法定目標英國和挪威的相關政策與歐盟保持一致印度印度預計將會出臺SAF相關強制性規定印度尼西亞印度尼西亞即將實施潛在的SAF相關強制性規定日本日本即將在航空業實施SAF強制性規定針對航運業制定了相關國家計劃,在計劃中納入了低排放燃料(但并未作出強制性規定)馬來西亞和新加坡馬來西亞和新加坡新加坡預計將會出臺SA
49、F相關強制性規定,而馬來西亞已開始實施相關規定美國美國一些州的清潔燃料計劃中包含SAF生產目標(“可持續航空燃料大挑戰”)、對SAF的生產和使用提供支持(通脹削減法案(IRA)以及電子燃料(e-fuels)“清潔航運法案”正處于討論階段低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用18合成燃料的生產尚未實現大規模部署,這一進程依賴于清潔氫的可用性,以及對于烴類合成燃料的生產而言,還需確保的可持續二氧化碳的可用性。雖然電解制氫技術成熟度較高,前景廣闊,但其儲存和運輸相關的挑戰阻礙了其廣泛應用和規?;l展。6雖然點源二氧化碳捕獲技術早已實現工
50、業規模部署,但像直接空氣捕獲這樣的碳移除技術,由于其處于發展初期而存在極大的不確定性,導致人們對其是否能夠確保充足的可持續二氧化碳供應存疑。合成燃料生產技術的成熟度參差不齊,也意味著并非所有合成燃料均已經過認證可用于現有發動機。獲得認證需耗費數年,導致投資者和潛在承購商可能會對未經認證的合成燃料持觀望態度。此外,對于某些合成燃料(如氨和甲醇)而言,其相應的下游技術(尤其是航運領域的發動機技術)同樣處于早期發展階段,這進一步擴大了不確定性(見圖7)。這些不確定性可能會給航空業和航運業的整個供應鏈帶來巨大的技術風險(如性能不佳、成本超支和施工延誤),從而增加財務成本,影響投資決策。62此外,對于氨
51、和甲醇等非即用型燃料,燃料供應、基礎設施開發及兼容發動機技術之間的互依性部署時間表(三重“雞與蛋”困境)進一步加劇了現有挑戰,提高了與之相關的風險溢價。圖圖7:航空業和航運業不同脫碳技術的技術就緒度(:航空業和航運業不同脫碳技術的技術就緒度(TRL)類別類別子類別子類別主要解決方案主要解決方案TRL說明說明燃料生產燃料生產合成燃料生產合成煤油生產甲醇生產制氨6以氫氣和二氧化碳為原料,采用費托合成法生產7以氫氣和二氧化碳為原料生產8以氫氣和氮氣為原料,采用哈伯-博施法生產原料原料制氫電解制氫9綠氫使用可再生能源進行電解二氧化碳捕獲固體直接空氣捕獲7基于固體吸附劑的直接空氣捕獲(在低溫下)液體直接
52、空氣捕獲6使用水溶液進行直接空氣捕獲(在高溫下)可持續生物源二氧化碳11從點源捕獲(集中源)可持續二氧化碳發動機技術發動機技術航空業電動飛機5電動飛機或混合動力飛機氫燃料飛機5燃料電池或氫直接燃燒以煤油為燃料的飛機11商用發動機航運業氫燃料船4-5以氫為燃料的內燃機氨燃料船6以氨為燃料的內燃機甲醇燃料船9以液化甲醇為燃料的內燃機沼氣燃料船9-10以液化沼氣為燃料的內燃機電動船8電動船資料來源:德勤基于國際能源署清潔技術數據庫63進行的分析3.1 重大技術障礙有待克服重大技術障礙有待克服低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用19為合
53、成燃料生產尋找可持續二氧化碳為合成燃料生產尋找可持續二氧化碳生產合成煤油和甲醇均需要大量的可持續二氧化碳。二氧化碳的來源在這些燃料的總生產成本中占據較大份額,因此對這些燃料的成本競爭力有重要影響。39然而,所面臨的挑戰并非僅停留在經濟層面:由于二氧化碳的捕獲途徑對于確保這些燃料與凈零排放經濟相適應至關重要,因此,低成本、可持續二氧化碳的可得性及其地理分布起著決定性作用。從化石燃料中捕獲的二氧化碳,如加以回收利用,可有助于推動相關技術的規?;l展及必要基礎設施的開發。然而,鑒于該等二氧化碳在碳循環中并非是氣候中性的,因此不能用于合成燃料的可持續生產。因此,本次研究的重點是以生物源二氧化碳及基于D
54、AC的二氧化碳生產合成燃料,實現符合凈零排放目標的封閉式碳中性循環評估。生物源二氧化碳是指通過自然和生物過程(如動物消化和植物呼吸)封存的碳。它是自然碳循環的一部分,這意味著將其釋放到大氣中并不會增加人為的二氧化碳排放。生物源二氧化碳的兩大來源是生物質能源燃燒時捕獲的二氧化碳(特別是在工業和電力行業)以及加工副產品二氧化碳封存。目前每年封存和利用的生物源二氧化碳約為200萬噸,其中90%來自生物乙醇裝置的副產品。39將沼氣提純為生物甲烷產生的二氧化碳是另一個具有前景的二氧化碳來源,即便其當前所占的份額仍然很小。39考慮到二氧化碳幾乎是這些過程產生的唯一副產品(在副產品中的濃度達到99%),且對
55、其進行提純和收集的成本極低,這使其成為最具經濟效益的一大二氧化碳來源,成本大約為30美元/噸二氧化碳。64低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用20資料來源:德勤基于國際能源署凈零排放情景數據 27及2023年世界能源展望66中關于不同來源二氧化碳捕獲的研究進行的分析生物源二氧化碳的潛力在全球分布不均,其在中長期內的可獲得性極具不確定性。此外,生物源二氧化碳對于實現負排放、抵消最難減排行業中不可避免的溫室氣體排放65,以及生產碳基合成燃料都至關重要。然而,生物源二氧化碳的可用量遠低于提供負排放及生產合成燃料所需的水平。圖8顯示了生
56、物源二氧化碳的可用量以及航空業和航運業對二氧化碳封存和合成燃料的需求水平。由于存在對生物源二氧化碳的競爭,欲在航空業和航運業顯著提高合成燃料的普及率,可能需要其他來源的二氧化碳,特別是基于DAC的二氧化碳。圖圖8:與:與2025年航空業和航運業預期需求相比的二氧化碳原料可用性年航空業和航運業預期需求相比的二氧化碳原料可用性與生物源二氧化碳不同,直接空氣捕獲理論上具有無限的二氧化碳供應潛力,可作為一個補充性的二氧化碳供應選擇。然而,DAC仍為一項新興技術,目前捕獲每噸二氧化碳的成本超過1,000美元。67即使長期成本大幅下降,其也不太可能與生物源二氧化碳相競爭,且預計其成本至少仍將比生物源二氧化
57、碳高出至少五倍(見文本框2)。因此,DAC僅應被視為生物源二氧化碳的一種補充手段,僅在無法獲取生物源二氧化碳的情況下選用。二氧化碳原料(單位:百萬噸)生物源二氧化碳捕獲總量生物源二氧化碳捕獲量80%被封存用于滿足二氧化用于滿足二氧化碳需求的碳需求的DAC生物源二氧化碳來源:生物源二氧化碳來源:生物源二氧化碳可用量航空業和航運業對二氧化碳的需求量生物乙醇或沼氣工業生物質發電廠若基于二氧化碳的燃料滿足航空業和航運業50%的燃料需求若基于二氧化碳的燃料滿足航空業和航運業30%的燃料需求若基于二氧化碳的燃料滿足航空業和航運業10%的燃料需求低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后
58、一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用21直接空氣捕獲未來發展的成本不確定性也會影響預期的轉型格局。目前,甲醇因其較高的技術就緒度和在常溫條件下的易儲存性,被視為是相比氨氣更具前景的合成航運燃料選擇。近10%的新建船舶被設計為可以采用甲醇作為燃料,而以氨為燃料的在建或運營船舶數量仍然較少。75然而,若生產甲醇所用的二氧化碳來源于直接空氣捕獲,則其成本將顯著增加(見文本框3)。因此,考慮到氨燃料成本僅依賴于氫氣成本,受DAC技術發展相關的重大不確定性影響較小,對于航運業而言,氨亦為一對于航運業而言,氨亦為一種具有光明前景的長期燃料選擇種具有光明前景的長期燃料選擇。直接空氣捕獲成本變化及相關不確
59、定性(固體直接空氣捕獲成本變化及相關不確定性(固體DAC)資料來源:德勤基于國際能源署70、IEAGHG(國際能源署溫室氣體研究與開發計劃機構)73及荷蘭國家應用科學研究院(TNO)74相關數據進行的分析文本框文本框2.通過直接空氣捕獲實現的二氧化碳原料供應情況通過直接空氣捕獲實現的二氧化碳原料供應情況因具有無限的潛力,且只要有充足的低碳電力為相關流程提供動力,其即可以獨立于工業設施進行部署,從空氣中直接捕獲二氧化碳用從空氣中直接捕獲二氧化碳用于生產合成燃料是一種極具前景的低碳二氧化碳來源于生產合成燃料是一種極具前景的低碳二氧化碳來源。然而,DAC仍為一項新興技術,在實現大規模部署之前仍需大力
60、發展。截至目前,已有近30家DAC工廠投入運營,其中大部分工廠位于美國、歐洲和加拿大。2023年,這些工廠總共捕獲了1萬噸二氧化碳。68目前,DAC技術主要依賴于兩種方法:主要由Carbon Engineering開發的液體吸附劑(以下簡稱“液體直接空氣捕獲”或“L-DAC”)和主要由Climeworks開發的固定吸附劑(以下簡稱“固體直接空氣捕獲”或“S-DAC”)。這兩種方法各具特色,兩者的一大區別在于所需的工藝溫度:L-DAC要求溫度高達900C,而S-DAC要求溫度不超過120C。69,70鑒于與提供高溫熱能相比,可再生能源技術能夠以更多的方式提供低溫度熱能,S-DAC在以可再生能源為
61、主的低碳能源系統中似乎是一個更合適的選擇。因此,本分析報告重點關注利用熱泵提供熱能的S-DAC。由于該技術仍處于起步階段且尚未實現規?;?,其成本和發展都伴隨著重大的不確定性。71除高昂的初始投資成本(資本支出)以外,該技術的一大關鍵成本驅動因素是能源采購??紤]到空氣中的二氧化碳濃度較低(0.04%)72,與其他來源(如生物源或工業設施來源)相比,DAC技術在捕獲過程中的能耗更高,從而導致整體運營支出(OPEX)增加。盡管這些因素存在重大不確定性,但由于規模經濟、技術革新及能源成本下降,基于DAC的低碳二氧化碳供應成本預計將在未來幾十年內逐步降低。67技術經濟不確定性及地區差異(主要為電力和資本
62、成本方面的差異)導致的預期成本區間如下圖所示。在德勤設想的情景中,到2050年,DAC的平均成本將從2030年的500美元/噸二氧化碳左右降至略高于300美元/噸二氧化碳的水平。即便在最樂觀的成本發展假設下,到2050年,這一成本也仍將高于200美元/噸二氧化碳,約為合成烴燃料成本的三分之一到一半(見第3.2節)?;贒AC的二氧化碳成本(美元/噸二氧化碳)較高成本情景較高成本情景較低的學習率及技術水平較低成本情景較低成本情景較高的學習率及技術水平基準情景基準情景低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用22雖然為實現長期氣候目標,航
63、運業會不可避免地轉向合成燃料,但未來燃料結構的組成仍高度不確定,甲醇和氨都被視為是潛在的主要選擇。由于其技術已發展成熟由于其技術已發展成熟,在短期內在短期內,甲醇有望比氨更早甲醇有望比氨更早、更快地更快地投入使用投入使用。由于甲醇能夠在常溫常壓條件下儲存,因此只需對現有基礎設施和操作流程稍作改動即可。甲醇在航運業進行廣泛使甲醇在航運業進行廣泛使用之路已然鋪就:用之路已然鋪就:2020年,甲醇作為航運燃料使用已獲得IMO的批準,約有20艘船舶已采用甲醇作為燃料,超120個港口計劃增設配套的甲醇加注基礎設施。76相比之下,氨在航運業中的應用仍氨在航運業中的應用仍面臨一些技術難題面臨一些技術難題,因
64、為氨發動機尚未實現商業化應用,而氨分子具有的毒性及低溫存儲要求(-34)又為其加注和儲存帶來了新的挑戰。甲醇燃料船在管理環境轉型方面為船舶運營商提供了更大的靈活性甲醇燃料船在管理環境轉型方面為船舶運營商提供了更大的靈活性。由于與傳統的船用燃料相比,使用化石甲醇為船舶提供動力仍可減少溫室氣體排放,因此這一選擇可對沖潛在的合成甲醇短缺。其為船舶從化石燃料逐漸過渡到合成燃料提供了機會,并能更好地控制這一過渡進程。目前的船舶訂購單證實了這一對甲醇燃料船的偏好(見下圖)。船舶所有人更傾向于投資甲醇解決方案,相關訂購量已超過240艘,而氨燃料船訂單僅為26艘。這些銷售數據表明甲醇在短期內比氨這些銷售數據表
65、明甲醇在短期內比氨更具優勢更具優勢。此外,船舶制造商也在推廣具備多種燃料兼容性的船舶,這些船舶的傳統發動機經專門設計,可輕松改裝為適于采用替代燃料。在這一類別中,“可以氨為燃料”的船舶訂單量達到了272艘,僅次于“可以甲醇為燃料”的船舶訂單量(353艘)。75這表明,甲醇和氨在中期內的競爭仍不確定,業內對應該青睞于哪種解決方案尚無共識。然而,從長遠來看,對經濟實惠、氣候中性二氧化碳可用性的擔憂,使甲醇的前景變得不甚明朗。甲醇只有在以低成本的生物源二氧化碳為原料生產時甲醇只有在以低成本的生物源二氧化碳為原料生產時,方能與氨保方能與氨保持成本競爭力持成本競爭力,任何資源限制都將顯著增強氨的應用優勢
66、任何資源限制都將顯著增強氨的應用優勢。下圖顯示了甲醇和氨的相對成本與二氧化碳投入成本的函數關系。甲醇和氨的成本差異甲醇和氨的成本差異資料來源:德勤基于HyPE模型分析結果進行的分析資料來源:德勤基于Clarksons research75的相關數據進行的分析使用傳統燃料、易于改裝的船舶2926242甲醇氨氣氫氣文本框文本框3.甲醇或氨:關鍵競爭驅動因素何在?甲醇或氨:關鍵競爭驅動因素何在?以基于DAC的二氧化碳為原料,生產甲醇的成本可能是氨生產成本的兩倍以上。因此因此,由于生物源二氧化碳的可用由于生物源二氧化碳的可用量可能不足以滿足化學品和燃料生產對二氧化碳的預期需量可能不足以滿足化學品和燃料
67、生產對二氧化碳的預期需求求(見圖見圖8),合成甲醇在航運業中的應用潛力仍然有限合成甲醇在航運業中的應用潛力仍然有限。與氨相比,甲醇在處理方面面臨的技術限制較少。有鑒于此,甲醇燃料船的投資和運營成本略低于氨燃料船。然而,成本差異如此之大,以至于即便是在總擁有成本框架內進行評估,基于DAC的甲醇生產成本仍將遠遠高于氨的生產成本。39當前基于氫的替代燃料船的訂購情況(截至當前基于氫的替代燃料船的訂購情況(截至2024年年7月)月)自投入運營時即采用替代燃料的船舶可以甲醇為燃料的船舶27213353可以氨為燃料的船舶可以氫為燃料的船舶集中源工業捕獲直接空氣捕獲CO投入成本(美元/噸二氧化碳)甲醇更為便
68、宜甲醇更為便宜氨更為便宜氨更為便宜成本平價成本平價低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用23有關合成燃料生產的能源考量有關合成燃料生產的能源考量合成燃料生產需要相當高的一次能源投入。合成燃料生產需要相當高的一次能源投入。氫氣制備、燃料合成以及DAC均為高能耗過程,合成燃料生產所需的一次電力投入相當于燃料最終能源產出的1.9至2.7倍(見圖9(a))。隨著合成燃料成為航空業和航運業可行的脫碳方案,對清潔電力的需求亦將隨之增長。然而,考慮到廣泛電氣化是能源轉型的重要組成部分,合成燃料預計將構成總清潔電力需求中的可控部分(占比最高達到1
69、3%),而在邁向凈零排放的未來,這一總清潔電力需求預計將大幅增長(見圖9(b))。圖圖9:2030年、年、2040年及年及2050年合成燃料生產的能源需求預測年合成燃料生產的能源需求預測資料來源:德勤基于丹麥能源署(DanishEnergyAgency)77、全球碳捕集與封存研究院(Global CCS Institute)78及國際能源署27的相關數據進行的分析。相關范圍對應以生物源二氧化碳與基于DAC的二氧化碳為原料生產合成燃料的能源強度差異??傠娏π枨蠡诘?.3節所述的相關德勤展望。擴大合成燃料生產所面臨的基礎設施挑戰不僅僅關乎增加發電能力。合成燃料的應用需要同步打造一整套綜合基礎設施
70、合成燃料的應用需要同步打造一整套綜合基礎設施,包括制氫和氫氣輸送設施、二氧化碳捕獲和運輸設施,以及專為甲醇和氨設計的新型儲存和加注基礎設施,而合成煤油則可以通過現有基礎設施進行儲存、運輸和加注?!耙尫藕铣扇剂系拿撎紳摿?,就必須大幅提升可再生能源的發電能力,到2050年,年發電量需高達10,000 太瓦時。這超過了當前全球可再生能源產量,也超越了過去20年里取得的進展?!蹦茉赐度敫哂谀茉摧敵觯ㄕ淄邥r/兆瓦時燃料)(a)一次能源投入產出比)一次能源投入產出比(b)合成燃料生產的電力需求)合成燃料生產的電力需求化石燃料氨甲醇合成煤油電力需求(太瓦時)占凈零排放情景下低碳發電總量的比例能源投入產出比
71、(兆瓦時/兆瓦時燃料)低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用圖圖10:按技術、地區和年份分列的合成燃料生產成本差異:按技術、地區和年份分列的合成燃料生產成本差異資料來源:德勤基于技術經濟建模及HyPE模型分析結果進行的分析3.2應對合成燃料的高昂成本應對合成燃料的高昂成本由于燃料成本是航空業和航運業的關鍵成本組成部分,因此合成燃料的成本競爭力是其實現廣泛應用的一大阻礙(見圖10(a))。由于制氨僅需氫氣作為原料,其成本主要受制氫成本驅動。而甲醇和合成煤油等合成烴類需二氧化碳作為原料,進而其成本對二氧化碳的來源高度敏感。利用基于DA
72、C的二氧化碳而非生物源二氧化碳進行生產,將使甲醇和合成煤油的生產成本分別增加45%和44%(見圖10(b))。資源在全球范圍內分布不均,自然資源(如清潔氫和生物源二氧化碳)可獲得性、技術成本和融資條件的地區性差異,導致各地區的合成燃料成本不同(見圖10(c))。特別是綠氫的平準化成本,作為一大關鍵成本驅動因素,其水平取決于由可再生能源質量驅動的低碳電力的成本和可獲得性。因此,不同地區的合成燃料生產成本差異很大。隨著技術學習、技術發展和規模經濟的推進,預計在未來幾十年里,合成燃料成本的主要驅動因素將大幅下降,從而提升其整體競爭力。(a)合成燃料的生產成本差異很大)合成燃料的生產成本差異很大燃料生
73、產成本(美元/吉焦耳)合成煤油甲醇氨24(b)受某些燃料二氧化碳來源的影響受某些燃料二氧化碳來源的影響(c)各地區的成本說明各地區的成本說明2050年美國合成燃料成本明細2050年部分國家的合成燃料成本明細燃料生產成本(美元/吉焦耳)燃料生產成本(美元/吉焦耳)氫氣成本氫氣成本轉化成本轉化成本二氧化碳成本二氧化碳成本氨氨甲醇甲醇合成煤油合成煤油不以二氧化碳作為原料以生物源二氧化碳為原料以基于DAC的二氧化碳為原料以生物源二氧化碳為原料以基于DAC的二氧化碳為原料采用基于DAC的二氧化碳采用基于DAC的二氧化碳日本法國美國沙特阿拉伯智利日本法國美國沙特阿拉伯智利日本法國美國沙特阿拉伯智利低碳燃料
74、:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用25合成燃料的成本比傳統化石燃料昂貴得多。合成燃料的成本比傳統化石燃料昂貴得多。根據地理位置和所用二氧化碳來源的不同,航空業和航運業合成燃料的生產成本可能是化石燃料平均價格的兩到十倍(見圖 11左)。盡管合成燃料的成本預計會下降,但在缺乏實質性的政策干預的情況下,這種價格差異預計在長期內仍將持續存在。在化石燃料價格中考慮碳這一因素后,79航運業合成燃料的生產成本僅可在2045年后才能與化石燃料價格持平(見圖11中)。將支持性費用納入合成燃料成本考量,利用碳定價機制產生的收入補貼合成燃料的成本,此舉將逐
75、步降低生產成本,并使其趨于平穩。在短期內,即在成本差距最大時,碳稅收入將集中在有限的幾個合成燃料項目上。長期來看,盡管碳價會升高,但由于化石燃料使用的減少,碳稅將針對較少的排放征收。此種補助計劃將縮小成本差距,并加快合成燃料轉型步伐。在某些情況下,最早可以在2035年實現在航運業中的成本競爭力,在2045年實現在航空業中的成本競爭力(見圖11右)。然而,由于低成本二氧化碳原料的供應有限,由于低成本二氧化碳原料的供應有限,以及對清潔氫和可持續二氧化碳的跨行業爭奪,從長遠來看,合成以及對清潔氫和可持續二氧化碳的跨行業爭奪,從長遠來看,合成燃料供應中的重要組成部分(尤其是合成煤油和甲醇),其成本將燃
76、料供應中的重要組成部分(尤其是合成煤油和甲醇),其成本將仍比傳統化石燃料昂貴仍比傳統化石燃料昂貴。圖圖 11:航空業和航運業化石燃料與合成燃料之間的成本差異走勢航空業和航運業化石燃料與合成燃料之間的成本差異走勢資料來源:德勤基于技術經濟建模及HyPE模型分析結果進行的分析?;剂蟽r格區間基于國際能源署39的相關數據,并參考了凈零排放和既定政策情景下的原油價格趨勢。66碳稅:將從2030年25美元/噸二氧化碳線性增加至2050年的250美元/噸二氧化碳,以與國際能源署的凈零排放情景保持一致。合成燃料價格乃基于針對美國進行相關建模得出的成本。(a)航空燃料價格(b)航運燃料價格不征收碳稅征收碳稅
77、征收碳稅且就碳稅收入進行再分配不征收碳稅征收碳稅征收碳稅且就碳稅收入進行再分配碳稅收入經重新分配,作為清潔燃料生產的補貼,降低了合成燃料的降低了合成燃料的價格價格碳稅收入經重新分配,作為清潔燃料生產的補貼,降低了合成燃料的降低了合成燃料的價格價格對燃料直接排放征收碳稅會提高化石燃料價格化石燃料價格對燃料直接排放征收碳稅會提高化石燃料價格化石燃料價格合成煤油價格區間基于DAC的二氧化碳的合成煤油基于生物源二氧化碳的合成煤油礦物煤油價格甲醇價格區間基于DAC的二氧化碳的甲醇基于生物源二氧化碳的甲醇氨氫氟烯烴價格燃料成本(美元/吉焦耳)燃料成本(美元/吉焦耳)低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃
78、料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用26合成燃料的生產雖然涉及額外的財務投入合成燃料的生產雖然涉及額外的財務投入,但相比化石燃料但相比化石燃料,其所其所需的投資成本仍在可控范圍內需的投資成本仍在可控范圍內。為了滿足航空業和航運業對16艾焦耳低碳燃料的需求,我們必須建立相應的供應鏈,這涉及部署2,500吉瓦的風能和太陽能發電能力、2,000吉瓦電解槽設施,以及7億噸氣候中性的二氧化碳資源,同時還需配備相應的轉換工廠??傮w而言,預計到2050年累計共需3.2萬億美元投資,折算到每年將不會超過1,300億美元,在同等供應量規模下,與目前航空和航運燃料的開支水平持平,80但比
79、起化石燃料行業的當前投資還是微不足道(預計2024年化石燃料行業的投資額為1.1萬億美元81)??紤]到航運和航空公司的利潤空間收窄,轉向低碳燃料所帶來的額外成本很可能將轉嫁給終端消費者。盡管如此,合成燃料在航空和航運領域的應用效果依舊呈現出顯著差異(見圖12)。燃油費用在機票價格構成中占據了很大的比重燃油費用在機票價格構成中占據了很大的比重,約占票價的25-30%。82若以每吉焦35美元83的合成煤油替代化石煤油,那么從倫敦飛往紐約的七小時航班成本可能會增加150美元以上。84若生產合成燃料所需的二氧化碳來源于直接空氣碳捕獲技術,則相關成本漲幅甚至可能翻番,導致機票價格上漲約380美元。不過,
80、合成燃料的應用遵循漸進方式,過程中其成本也會持續下降,這有助于在短期和長期內減輕對消費者和航空公司的經濟影響。相比之下相比之下,由于運輸成本在貨物最終售價中所占比重不大由于運輸成本在貨物最終售價中所占比重不大,因此因此,在航運領域終端消費者受燃料價格波動的影響相對較小在航運領域終端消費者受燃料價格波動的影響相對較小。即使是使用氨或甲醇等新型燃料,其帶來的成本增加對終端消費者來說幾乎無法察覺。舉例而言,將一公斤大米從泰國運至美國的成本大約為3.5美分,85這還不到其零售價(約4美元/公斤)的1%。即使是使用成本翻倍的燃料,額外成本的增加也不會超過1%(見圖12)??傮w而言,不同運輸行業受能源轉型
81、影響的程度各異不同運輸行業受能源轉型影響的程度各異,與航空業相比與航空業相比,航運航運業更易于將成本增加轉嫁至終端消費者業更易于將成本增加轉嫁至終端消費者。圖圖12.改用改用合成燃料對航空業和航運業中運輸費用及終端產品的成本影響合成燃料對航空業和航運業中運輸費用及終端產品的成本影響$0$200$400$600$800$1000$1200化石煤油以生物源二氧化碳為原料的合成航空煤油基于DAC技術的合成航空煤油票價漲幅:票價漲幅:+21%+50%從倫敦飛往紐約的成本從倫敦飛往紐約的成本機票費用(美元)$0.00$0.01$0.02$0.03$0.04$0.05$0.06傳統燃料液氨DAC技術制甲醇
82、零售產品零售產品價格漲幅:價格漲幅:+0.2%+0.5%將一公斤大米從泰國航運至美國的成本將一公斤大米從泰國航運至美國的成本運輸貨物的航運成本(美元/千克)燃料費用其他運輸成本要素資料來源:德勤基于HyPE模型進行的分析,其中模型預測的合成燃料成本反映了2040年在美國生產這些燃料的平均成本水平。低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用27由于最佳生產地點并非總是臨近需求中心,加之合成燃料的運輸成本遠低于其生產成本,因此全球貿易有助于削減成本因此全球貿易有助于削減成本,同時緩同時緩解區域間的供需失衡解區域間的供需失衡。6擁有豐富可再
83、生能源資源和生物源二氧化碳資源的地區(如北美和南美),有望成為合成燃料的主要生產地,尤其是生產終端產品價值較高而運輸成本較低的合成煤油(見圖13)。憑借其巨大的生物源二氧化碳潛力,這些地區在生產合成燃料方面具備明顯的競爭優勢。同時,可再生能源豐富但生物源二氧化碳資源有限的地區(如北非和撒哈拉以南非洲),則更適宜專注于生產和出口不含二氧化碳成分的氨作為合成燃料。生物源二氧化碳的稀缺限制了這些地區在碳基合成燃料方面的出口能力。不過,其擁有充沛的可再生能源資源,依然有望成為氨的主要出口地。圖圖13.2050年按最終用途分子劃分的氫衍生物全球貿易圖年按最終用途分子劃分的氫衍生物全球貿易圖(1)生物源二
84、氧化碳的供應狀況按區域進行評估。(2)氨可被用作遠距離運輸氫氣的載體。從北非到歐洲的第二條貿易線路交易的是管道輸送的純氫。資料來源:德勤基于HyPE模型分析結果進行的分析。3.3貿易連接供需貿易連接供需1,500萬噸1,000萬噸500萬噸100萬噸自給自足自給自足進口商進口商出口商出口商501001502002500050凈出口量占國內消耗量凈出口量占國內消耗量的比例(的比例(%)貿易流貿易流甲醇或合成煤油氨或氫(2)燃料類型燃料類型該地區的生物源二氧該地區的生物源二氧化碳潛在產量超出了化碳潛在產量超出了當地需求水平當地需求水平(1)北美北美歐洲歐洲北非北非撒哈拉撒哈拉以南非洲以南非洲中東中
85、東印度印度中國中國日本日本和和韓國韓國亞洲亞洲其他其他地區地區澳大利亞澳大利亞拉丁美洲拉丁美洲低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用低碳燃料:實現凈零排放的最后一公里低碳燃料:實現凈零排放的最后一公里|合成燃料在航空業和航運業脫碳中的作用28基礎設施可用性是合成燃料貿易的關鍵驅動因素基礎設施可用性是合成燃料貿易的關鍵驅動因素。盡管中東地區并不具備豐富的生物源二氧化碳資源,卻憑借其現成的出口基礎設施、富饒的低碳氫資源以及雄厚的經濟實力(可大規模部署直接空氣捕獲技術),成為出口甲醇的主要產地。該地區毗鄰歐洲等主要需求中心,在甲醇出口方
86、面具備天然優勢。盡管甲醇的運輸成本高于合成航空煤油,但在短距離運輸中,甲醇仍然具有更高的經濟可行性。與歐洲、日本和韓國等能源需求旺盛的需求中心不同,中國和印度擁有豐富的可再生能源資源。然而,由于生物源二氧化碳資源短缺,這兩個國家預計將進行雙向交易:一方面大量進口甲醇和合成煤油,另一方面出口氨和氫,以此實現供需平衡且近乎自給自足的能源經濟格局。合成燃料的全球貿易合成燃料的全球貿易,受區域特性受區域特性、資源稟賦資源稟賦、基礎設施可用性基礎設施可用性以及經濟實力的綜合影響以及經濟實力的綜合影響,對于平衡全球供需至關重要對于平衡全球供需至關重要。這一復雜貿易網絡既能緩解區域間供需失衡,也有助于通過資
87、源優化配置提升整體經濟效率。隨著全球邁向凈零未來,合成燃料的全球貿易預計將在確保所有參與國的能源安全、經濟可行性和環境可持續性方面發揮關鍵作用。294.行動呼吁航空業與航運業實現脫碳需要大規模生產合成燃料。根據德勤預測,到2030年,合成燃料的需求量將達到1.6艾焦耳,而到2050年將攀升至近16艾焦耳。后者意味著屆時需要超過1.5億噸的清潔氫能,以及近7億噸的基于DAC技術捕獲的二氧化碳和生物源二氧化碳。為了滿足這一需求,到2050年,氫能生產、燃料合成以及直接空氣捕獲技術,將需要9,000至10,000太瓦時的清潔電力(相當于2023年全球發電量的三分之一),具體取決于所使用的低碳二氧化碳
88、來源。這一電力需求構成了巨大挑戰,超出了當前全球可再生能源發電量逾1,000太瓦時。86因此,欲充分發揮合成燃料的脫碳潛力,必須大幅擴展可再生能源發電能力,幅度甚至超過過去20年所取得的進展。86低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用3020%33%電力氫能合成煤油合成煤油37%生物燃料化石燃料100%電力氫能70%合成燃料合成燃料生物燃料化石燃料化石燃料化石燃料100%化石燃料化石燃料合成煤油合成煤油TRL1:可沿用現有的發動機和基礎設施政策現狀:政策現狀:部分國家就可持續航空燃料(SAF)制定了強制性要求,但在全球層面尚無任何
89、具有法律約束力的規定政策現狀:政策現狀:歐洲設立了具有法律約束力的脫碳目標,而在其他大部分地區卻幾乎沒有經濟競爭力:經濟競爭力:對消費者的影響:對消費者的影響:倫敦飛紐約機票價格上漲21%-50%貿易往來:貿易往來:各個地區的需求與原料質量存在差異,開展貿易將有助于提升經濟效率6合成燃料合成燃料TRL1:甲醇甲醇 7-9液氨液氨6-8需要對船舶發動機與基礎設施進行改造升級改造升級化石化石燃料燃料價格價格合成煤油合成煤油價格價格210倍倍經濟競爭力:經濟競爭力:對消費者的影響:對消費者的影響:將一公斤大米從泰國航運至美國的成本上漲0.2%-0.5%貿易往來:貿易往來:各個地區的需求與原料質量存在
90、差異,開展貿易將有助于提升經濟效率(a)航空業航空業燃料構成燃料構成2023年年燃料構成燃料構成3%7%2050年年2023年年燃料構成燃料構成3%10%13%4%2050年年(b)航運業航運業燃料構成燃料構成甲醇生物源二氧化碳甲醇借助DAC技術捕獲的二氧化碳液氨燃料生產成本構成重要原料需求:重要原料需求:H2成本:成本:CO2成本:成本:53%40%80%10%85%合成煤油生物源二氧化碳燃料生產成本構成重要原料需求:重要原料需求:H2 成本:成本:CO2 成本:成本:51%38%合成煤油借助DAC技術捕獲的二氧化碳76%15%圖圖14.航空業與航運業的脫碳路徑航空業與航運業的脫碳路徑需求與
91、對策概覽需求與對策概覽1TRL=技術就緒度等級資料來源:德勤基于前文各章節結論進行的綜合分析4.1 推廣低碳燃料所面臨的挑戰推廣低碳燃料所面臨的挑戰目前,航空業與航運業高度依賴化石燃料。合成燃料是推動這兩大行業脫碳轉型的關鍵,但相對較低的技術就緒度和高昂的生產成本限制了其快速應用。在航空領域,盡管現有基礎設施與飛機制造技術大多已支持使用合成煤油,但其生產仍處于起步階段(見圖14.a)。而在航運領域,盡管氨和甲醇等的相關技術更為成熟,但仍需開發新型燃料補給技術、發動機解決方案以及配套的加注基礎設施(見圖14.b)。除了區域與國家層面的政策支持以外,構建全球統一的監管框架對于這些本身具有國際性質的
92、行業實現有效脫碳至關重要。根本而言,航空業與航運業欲實現能源結構轉型,擺脫對化石燃料的依賴,必須動員政策制定者、國際機構、燃料供應商、生產商、港口與機場管理機構、航空公司以及航運企業等所有利益相關方協同合作,采取積極行動。210倍倍化石化石燃料燃料價格價格合成燃料合成燃料價格價格低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用31確立構建全球市場所需的通用規則確立構建全球市場所需的通用規則行業協會及相關機構等國際組織國際組織擔任著關鍵職責,負責制定通用規則與標準,以助力推動全球實現能源有序轉型。健全的認證體系通過提供可信的可持續性保障,對于
93、低碳燃料價值鏈各環節的價值創造至關重要。鑒于合成燃料的碳足跡會因生產路徑和所在區域的不同而存在巨大差異,在全球范圍內制定協調一致的分類法、定義以及碳定價實踐等規則體系和目標,有助于防止碳泄漏或套利行為。87設定全球統一的可持續燃料定義將有助于防止過往出現的濫用情形,例如為追求成本最小化,航運公司利用“掛旗”88策略規避海事環保規定。89積極保障可持續原料供應積極保障可持續原料供應航空業的脫碳將依賴可持續航空燃料這一即用型燃料,而航運業則將以氨和甲醇作為主要動力源。鑒于這些新型燃料目前還處于早期開發階段且供應鏈較為復雜,其供應準備周期相對較長。燃料供應燃料供應商商需從頭構建新的供應鏈,并且需要通
94、過對戰略產地進行早期投資,以及與上游供應鏈參與者建立合作伙伴關系,確保低成本清潔氫氣和二氧化碳原料的供應。技術和市場的不確定性帶來了重大風險,這不僅增加了生產及運輸設施的融資成本,也阻礙了這些設施的發展。通過采取諸如簽訂長期采購合同以及引入不同的擔保機制(包括性能和收入保障等)等去風險措施,可在一定程度上緩解這些風險,進而促進投資并降低融資成本。最后,在搭建合成燃料供應鏈的過程中,混合使用生物燃料不僅有助于技術的規?;壓捅匾A設施的建設,也有助于實現脫碳目標。在這一過程中,合成燃料在航空和航運領域的燃料構成中所占的比重將逐漸增加。搭建充足的基礎設施,升級適用的推搭建充足的基礎設施,升級適
95、用的推進技術進技術港口與機場管理機構港口與機場管理機構作為航空業與航運業采用合成燃料的主要推動者,負責搭建必要的加注基礎設施。為使用低碳燃料,機場現有的基礎設施僅需稍作調整即可投入使用,而港口基礎設施則需要大幅改造,這就構成巨大挑戰。港口管理機構需審慎考量供應的燃料類型、供應時間及供應量,并須開發多種燃料兼容的基礎設施,既能兼顧傳統化石燃料船舶的加油需求,也能為領先航運公司那些采用甲醇和氨作為燃料的船舶提供加注服務。飛機制造商與船舶制造商飛機制造商與船舶制造商應努力推出采用低碳燃料作為動力源的飛機和船舶。對于飛機制造商,這意味著必須確保飛機引擎能夠適配高混合比的合成及生物基燃料。對于船舶制造商
96、,這一轉型的挑戰更為復雜,原因在于其需要開發出以甲醇和氨作為動力源的新型船舶,而這些物質之前從未作為船舶燃料使用。為了減少資產擱淺風險,航空公司和航運企業航空公司和航運企業需積極改造其機隊或船隊,以滿足轉型需求。舉例而言,配備“雙燃料”系統或“合成燃料兼容”的船舶,能夠在繼續使用傳統化石燃料的同時,也為未來切換到以低碳燃料作為動力源做好準備。此外,鑒于全球范圍內可持續二氧化碳和清潔氫氣原料分布不均,擁有固定港口的大型航運企業在制定燃料采購戰略時,還應充分考慮地理位置因素。4.2 未來展望未來展望制定政策為區域市場創建營造條件制定政策為區域市場創建營造條件政策制定者政策制定者在營造有利于低碳燃料
97、轉型的條件、構建所需的法規環境以及維持轉型勢頭方面發揮著關鍵作用。他們應制定明確的戰略,包括能源與氣候戰略以及行業轉型路線圖,為相關行業提供極為重要的前瞻視角,助力企業能夠有效應對投資過程中的不確定性和相關風險。通過推行配額制或摻混指令等監管措施,政策制定者能夠推動購買低碳燃料并逐步擴大其應用規模,同時動員供應鏈上的所有參與者采取行動,而這些燃料的成本在很長時間內都高于化石燃料。因此,盡管推行配額制或摻混指令是推動購買的關鍵,但從長遠來看,政策制定者可借助稅收激勵與支持措施來彌合成本差異。依靠這些措施可能還不足夠,還需引入補充機制(化石燃料定價)并將由此產生的收入用于推動低碳燃料的發展,這將有
98、助于加快實現合成燃料與化石燃料同價。低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用效率提升措施效果立竿見影效率提升措施效果立竿見影在長遠來看,實現氣候目標的唯一途徑是告別化石燃料,轉而使用低碳燃料。1,27 然而,目前相關技術尚未完全成熟,面對氣候變化的緊迫性,加速脫碳進程勢在必行。無論是運營還是技術方面的效率提升,均能大幅削減燃料消耗,降低相應的運營成本(以保持競爭力),并減少溫室氣體排放。航空公司和航運企業航空公司和航運企業僅需少量前期資本投入,即可通過諸如路線優化、速度管理和物流改進等效率提升措施,快速取得成效。這些措施不僅有助于減
99、排,還能夠通過減少昂貴合成燃料的使用,在長期內維持企業的競爭優勢。技術效率提升,涉及優化空氣動力學和流體力學設計、引進更高效的機動化技術以及實現設備輕量化,都須對飛機和船舶技術進行前期投資。對此,飛機制造商與船舶制造商飛機制造商與船舶制造商須加大研發投入,推動技術創新,并優化設計,確保能高效適配未來的燃料組合。通過戰略決策與創新商業模式實現協同行通過戰略決策與創新商業模式實現協同行動動航空公司與航運企業航空公司與航運企業處于中心地位,負責將設備制造商與燃料供應方(上游)、港口與機場(中游),以及消費者(下游)等所有利益相關方緊密聯系起來。這些企業還推出可持續的商業方案,極大促進整個價值鏈的全面
100、變革。為了克服航空業與航運業所面臨的三重“雞與蛋”困局,必須在整個行業生態系統內展開協同行動。這不僅要求燃料供應商燃料供應商與上游原料生產加工實體、飛機制造商與船舶原料生產加工實體、飛機制造商與船舶制造商、機場與港口管理機構、以及航空公司與航運企業制造商、機場與港口管理機構、以及航空公司與航運企業之間的戰略協作,也須確保終端消費者終端消費者的積極參與。航空業與航運業的脫碳(包括合成燃料的推廣),是一項艱巨的技術、經濟和金融挑戰,迫切需要所有利益相關方緊密協作。盡管困難重重,但通過出臺有針對性的政策和組織關鍵參與者緊密協作,我們有能力攻克這一艱巨任務。這種跨領域合作將為實現清潔可持續未來鋪平道路
101、,助力全球脫碳,推動公正轉型,促進經濟發展,尤其是對于那些擁有豐富可再生能源資源但缺少低成本資本支持的全球南方地區。62此舉將有助于構筑一個堅韌而繁榮的低碳經濟體系,惠及未來世代。航空業與航運業的脫碳進程(包括合成燃料的推廣),是一項艱巨的技術、經濟和金融挑戰,迫切需要所有利益相關方緊密協作。這種跨領域合作將為實現清潔可持續未來鋪平道路,助力全球脫碳,推動公正轉型,促進經濟發展。低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用33附錄氫能路徑探索者(Hydrogen Pathway Explorer,HyPE)模型是德勤開發的全球清潔氫及其
102、衍生合成燃料供應與貿易模型。該模型旨在識別最具成本效益的路徑,以平衡2025至2050年期間點對點氫能及其衍生合成燃料(如甲醇、氨和合成煤油)的需求與供應,并優化不同區域間的運輸。該模型所提供的洞察可被視為對合成燃料未來前景的展望。有關HyPE模型的更多信息,可參考德勤最新發布的全球清潔氫展望報告6及相關科學出版物。25本研究使用了先前研究中提及的HyPE模型數據,其中借鑒了德勤最新發布的關于歐盟低碳氫法規影響的出版物,90同時輕微修改了氫及其衍生物的需求數據、相關技術的過夜成本以及合成燃料生產所需二氧化碳和電力的成本。圖15匯總了在HyPE模型建模過程中用作輸入數據的各項成本的最新數值。根據
103、氫能發展趨勢及最新的公開聲明和展望,與2023年的全球清潔氫能展望研究報告相比,本研究對氫需求預測值進行了適度下調。在本研究使用的德勤2024年度情景分析中,我們預計到2030年,工業領域對純氫的需求將達到8,900萬噸,而到2050年則將攀升至1.89億噸。同時,電力領域在2030年和2050年的氫需求分別將達到1,300萬噸和6,200萬噸氫當量。此外,航空與航運領域的需求預測亦經過重新估算,結果顯示,2030年和2050年對合成燃料的需求分別將達到7,500萬噸和1.54億噸氫當量??傮w而言,預計到2030年和2050年,全球對清潔氫及其衍生物的需求分別將降至1.3億噸和4.8億噸氫當量
104、(德勤2023年全球清潔氫能展望報告中的預測值分別為1.7億噸和5.98億噸氫當量)。6圖圖15.技術成本最新數據技術成本最新數據技術成本技術成本單位單位2030年年2050年年堿性電解槽堿性電解槽資本性支出*美元美元/千瓦時千瓦時620 96091400 68077風力渦輪機風力渦輪機資本性支出*美元美元/千瓦時千瓦時1050 1350921000 125092太陽能光伏太陽能光伏資本性支出*美元美元/千瓦時千瓦時400 75093300-55093轉換成本轉換成本資本性支出美元美元/噸氨噸氨/年年8787755177氨合成技術氨合成技術固定運營成本美元美元/噸氨噸氨/年年26771777可
105、變運營成本美元美元/噸氨噸氨0.1770.177資本性支出美元美元/噸十二烷噸十二烷/年年232594136994合成煤油合成技術合成煤油合成技術固定運營成本美元美元/噸十二烷噸十二烷/年年93945594可變運營成本美元美元/噸十二烷噸十二烷30943094甲醇合成技術甲醇合成技術資本性支出美元美元/噸甲醇噸甲醇/年年7397759177固定運營成本美元美元/噸甲醇噸甲醇/年年21771877二氧化碳成本二氧化碳成本資本性支出僅指直接空氣捕獲裝置成本美元美元/噸二氧化碳噸二氧化碳/年年5857339873DAC技術技術固定運營成本僅指直接空氣捕獲裝置成本美元美元/噸二氧化碳噸二氧化碳2473
106、1873生物源二氧化碳生物源二氧化碳捕獲每噸二氧化碳的平均成本美元美元/噸二氧化碳噸二氧化碳30643064資料來源:德勤基于表中所示數據來源進行的分析。*成本數據中涵蓋地區差異。所有成本數據均以2022年美元計價。附錄附錄1.氫能路徑探索者(氫能路徑探索者(HyPE)模型簡介)模型簡介低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用34在本報告中,我們基于對多種減排措施潛在效果的分析論述以及對機隊/船隊發展的模擬預測,建模計算了航空業和航運業在技術和運營兩方面的效率提升情況。這里所構建的情景相對保守:剔除了技術就緒度最低的技術,同時,在凈
107、效率提升尚不明確的情況下,選取了潛在提升的中位值作為評估基準。在航空領域,我們對不同代際、不同效能的飛機進行了建模。所謂“上一代”飛機是指2015年之前交付的機型,約占當前機隊的70%。我們預計這批飛機將逐步淘汰,最后一批預計將于2040年退役。而“新一代”飛機則代表當今市場上性能最佳的機型,預計其效率較現有機隊平均水平高出16%。我們預計2040年之前,這些新型飛機將逐年加入機隊。之后,所有新銷售的飛機都將屬于“未來一代”飛機。第三代飛機預計將在2035年左右面市,其效率有望比前一代提高30%。根據德勤的分析預測,隨著機隊的更新換代及新飛機的引入,到2050年,機隊將主要由60%的“未來一代
108、”飛機和40%的“新一代”飛機組成。航空運營效率提升數據,基于國際清潔交通委員會(ICCT)的“轉型”情景分析得出。95該情景考慮了有效載荷和航班流量的雙重效率提升,但未包含編隊飛行的影響。在航運領域,我們預計自2025年起新加入船隊的船舶,其效能預計會比現有船舶的平均效率高出20%。這一略顯保守的估計符合能源效率設計指數的要求,96與多項技術評估的結果一致,8,48,53且能在不依賴尚處在試點階段的技術解決方案的前提下實現。97考慮到航運資產的使用壽命較長,新船的引入將逐步進行。據此,預計到2030年,這類高效船舶將約占船隊的20%,到2040年將增至57%,到2050年則將達到93%。到2
109、050年,航運領域在運營效率方面的潛在提升有望減少19%的燃料消耗。54要實現這一效率提升所需的投資較少,主要用于部署數字化解決方案。根據德勤設定的情景,預計在2040年之前,航運領域能夠實現80%的運營能源效率改進。附錄附錄2.航空業與航運業效率提升情況的計算方法航空業與航運業效率提升情況的計算方法低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用35對于生物能源所需生物質原料的潛在供應量,各類估計值差異較大。這是由于這些估計值基于多種假設:其中包括對廢料和殘留物作為原料的經濟潛力評估、對可持續發展要求的遵循情況,以及考慮到未來食物需求的不
110、確定性,對能源作物所需土地面積的估算。43,45在計算可持續生物質資源的產出潛力時,綜合考慮了不同原料類別,并借鑒眾多研究的數據。a.首先是能源作物,這類作物主要用于生產生物燃料、沼氣和電力,主要包括柳枝草、芒草及部分柳樹和楊樹品種等生長周期短、生物質產量高的植物。27為了避免與糧食行業爭奪土地資源,這些作物應優先在不適于種植糧食的土地上種植,比如受污染地塊或邊際地塊。預計到2050年,能源作物的潛力將介于7-700艾焦耳之間,而本研究所采用的估算平均值為109艾焦耳。45b.對于農業原料,其生產應保障糧食供應不受影響,避免引起土地用途發生重大變動,同時應確保在生物多樣性和水資源可用性及質量方
111、面保有積極的可持續性評估結果。45據國際能源署估計,農業原料的潛力將介于60-100艾焦耳之間,而據經合組織和聯合國糧農組織(FAO)預計,到2033年這一數值大約為80艾焦耳。43,98c.農業廢棄物類別主要包括玉米、谷物、水稻和甘蔗等主要作物收割期間產生的副產品,以及這些作物在磨坊加工后產生的殘留物。農用工業應當確保資源的合理分配,既預留部分資源用于動物飼養,又要確保有充足的殘留物以保護土壤。根據國際能源署的預測,到2060年,農業廢棄物的潛力預計將介于46-95艾焦耳之間。43e.市政垃圾包含那些不再具有其他用途、必須加以回收與管理的物料。將市政固體廢物(MSW)中的生物質部分用作燃料或
112、原料,提供了一種替代傳統垃圾填埋處理方式的環保處理策略。根據國際能源署的預測,到2060年,市政垃圾的潛力預計將介于10-15艾焦耳之間。43在匯總這些數據計算出整體的可持續原料供應量之后,還需綜合考慮其他因素以評估生物燃料的生產潛力:收集率適用于部分城市固體廢物,對于廢棄油脂而言,根據國際可再生能源機構(IRENA)的研究采用了平均為26%的收集率。45對于其他城市固體廢物,約有一半屬于有機廢物,被假設是既具有可持續性又適合轉化為生物燃料的資源。27對于農業和林業殘留物而言,其也面臨著來自食品、制造業和工業等領域的原料競爭。因此,估計僅有約8%的農業產品98和11%的能源作物可用于生物燃料的
113、生產。43,94轉化率考慮了將原料轉化為生物燃料過程中的能量損失。在市政垃圾的轉化過程中,主要依靠氣化/費托合成路徑(占比50%)以及加氫處理酯和脂肪酸(HEFA)路徑,這兩種方式的轉化率分別為20%和90%。而對于其他農作物的轉化,則將結合使用氣體化/費托合成工藝(50%)與酒精噴射技術(alcohol-to-jet,50%)的路徑,這兩種方式對應的生物燃料轉化率分別為20%和13%。27附錄附錄3.生物燃料供應鏈中可持續原料供應潛生物燃料供應鏈中可持續原料供應潛力的計算方法力的計算方法d.木材采伐包括在可持續林業計劃框架下的木質生物質利用,其中應明確將保護區劃出采伐范圍以保障土壤健康。27
114、根據國際能源署的預測,到2060年,其能量產出潛力預計將介于15-30艾焦耳之間。43而根據國際可再生能源機構預測,到2050年,這一潛力預計將介于5-95艾焦耳之間。45低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用尾注1.Intergovernmental Panelonclimate Change,“Global Warming of 1.5C-Summary for Policymakers”,2018.2.World ResourcesInstitute,“4Charts ExplainGreenhouse GasEmissio
115、nsby Countries and Sectors”,2020.3.Deloitte,“Financingthe Green EnergyTransition AUS$50 Trillion Catch”,November2023.4.See for instance Julianne DeAngelo,et al.,“Energy systems in scenarios at net zero CO2 emissions”,Nature Communications,2021,Oytun Babacan,et al.,“Assessing the feasibility of carbo
116、n dioxide mitigation options in terms ofenergy usage”,Nature Energy,2020and Behrang Shirizadeh et al.,“Theimpact ofmethaneleakageon therole of naturalgasinthe European energy transition”,Nature Communication,2023.5.See for instance Marianne Zeyringer,et al.,“Designing low-carbon power systemsfor Gre
117、at Britainin2050that are robust to the spatiotemporaland inter-annual variability of weather”,Nature Energy,2018,Behrang Shirizadeh and Philippe Quirion,“Low-carbon options for the French power sector:What roleforrenewables,nuclear energy and carbon captureand storage?”,Energy Economics,2021.6.Deloi
118、tte,“Green Hydrogen:Energizingthe Path to Net Zero Deloittes 2023 Global Green HydrogenOutlook”,June 2023.7.Clean air Task Force,“Decarbonizing Aviation:Enabling Technologies for Net-ZeroFuture”,April 2024.8.InternationalRenewableEnergyAgency,“APathwayto Decarbonise the Shipping Sector by 2050”,Octo
119、ber 2021.9.InternationalEnergyAgency,“Greenhouse GasEmissionsfrom EnergyData Explorer”,accessed September 2024.10.Our World inData,“Sector by sector:where do global greenhouse gas emissions come from?”,September 2020.11.Our World inData,“What Shareof Global CO2 EmissionsCome from Aviation”,April2024
120、.12.World Economic Forum,“If shipping were acountry,it wouldbe theworlds sixth-biggest greenhouse gas emitter”,April 2018.13.Transport and Environment,“ClimateImpact of Shipping”,accessed September 2024.14.It is worth mentioning that supply chain optimization through production relocation requires s
121、ignificant capacity building and fundamental investmentsintrade and production capacities,not only for the industrial processes but also cleanenergy production.15.Tao Cao,Masahiro Sugiyama and Yiyi Ju,“Prospects of regional supply chain relocation for iron&steel industry decarbonization:A case study
122、 of Japan and Australia”,Resources,Conservation and Recycling,October 2024.16.European Commission,“Biofuels”,accessed September 2024.17.EnergyEducation,“Biofuel”,accessedSeptember 2024.18.Sustainable Shipping Initiative,“Availability of sustainable biofuels”,June2021.19.InternationalTransport Forum,
123、“ThePotential of E-fuelsto Decarbonise Ships and Aircraft”,January 2023.20.Synthetic methane(CH4)canalso beafuel option inthe maritime industry in its liquefied form.It is however unlikely to be competitive for economic (itssupply chain ismore complex and energy-intensive)and environmental (high met
124、hane slips increase its GHG footprint)reasons.It is therefore excluded ofthisanalysis.21.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)3622.3H2+CO2 CH3OH+H2O for methanol production,andnCO2+(3n+1)H2 CnH2n+2+2nH2O(with n between 10 and 15)for synthetic kerosene production.23.In other words,originally removed from the atmospher
125、e by natural processesand meant to beremitted naturally dueto biogenic degradation processes24.Gondia S.Seck et al.,“Hydrogen and the decarbonization of the energy system inEurope in2050:Adetailedmodel-basedanalysis”,Renewableand Sustainable Energy Reviews Vol.167,October202225.Behrang Shirizadeh et
126、 al.,“Towards a resilient and cost-competitive cleanhydrogen economy:the future is green”,Energy&Environmental Science Vol.16(12),2023.26.Behrang Shirizadeh et al.,“The impact of methane leakage on the role of naturalgasintheEuropean energy transition”,Nature Communications Vol.14,202327.Internation
127、alEnergyAgency,“Net Zero Roadmap:AGlobal PathwaytoKeep the1.5CGoal inReach 2023Update”,September 2023.28.Switching from one to another transport mode(e.g.,tourists favoring high-speed rail over regional aviation).29.Demand reduction with new eco-conscious habits(e.g.,rise of virtual meetings reducin
128、g businesstravels).30.ICAO,“Air Transport Statistical Results”,2019.31.Assuming 100kilograms for eachpassenger,including his/her baggage.32.Based on ICCT,ICF,Air Transport ActionGroup.33.InternationalEnergyAgency,“Energyintensityofcommercial passenger aviation inthe Net Zero Scenario,2000-2030”,July
129、 2023.34.Fuelburn hashistorically been reduced at acompound rateof 1%/year over the period from 1960 to 2019;The International Council on clean Transportation,“Fuel Burn of the New Commercial Jet Aircraft:1960 to 2019”,White Paper,September 2020.35.Mission Possible Partnership,“Making Net-Zero Aviat
130、ionPossible-An industry-backed,1.5C-aligned transition strategy”,2020.36.Aerospace IndustriesAssociation,“HORIZON 2050-AFlight Planfor the Futureof Sustainable Aviation”,April 2022.37.Usingfewer vehicles to carry the same number of passengers or the same weight of products,through enhanced capacity
131、factor and filling rate of vehicles.38.Optimized fuelloading or congestion management to minimize induced extra fuelconsumption.39.InternationalEnergyAgency,“TheRole of E-fuelsinDecarbonising Transport”,December 2023.40.InternationalEnergyAgency,“Aviationand Shipping Net Zero Emissions Guide”,Septem
132、ber 2023.41.2023 aviation CO2 emissions have been estimated at 886 MtCO2 based on IATA,“Industry Statistics Factsheet”,June2024.42.InternationalEnergyAgency,“Biofuels”,accessed inSeptember 2024.43.InternationalEnergyAgency,“AdvancedBiofuels Potential for Cost Reduction”,2019.44.Behrang Shirizadeh an
133、d Philippe Quirion,“The importance of renewable gas inachieving carbon-neutrality:Insights from an energy system optimization model”,EnergyVolume 255,2022.低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用3745.InternationalRenewableEnergyAgency,“Reachingzero with renewables:Biojet fuels”,2021.46.Wo
134、rld Economic Forum,“CleanSkies for Tomorrow:Sustainable Aviation FuelsasaPathwayto Net-ZeroAviation”,November2020.47.UnitedNations Conference on Trade&Development,“Review of Maritime Transport 2021”,2021.48.Mission PossiblePartnership,“AStrategy for the Transition to Zero-Emission Shipping”,2022.49.
135、UnitedNations Conference on Trade&Development,“Review of maritime transport 2023”,2023.50.InternationalEnergyAgency,“Energyintensityofinternationalshipping in NetZero Scenario,2015-2030”,November2021.51.IPCC,Climate Change 2022:Mitigation of Climate Change.Contribution of WorkingGroup III to theSixt
136、h Assessment Report of the Intergovernmental PanelonClimateChange,2022.52.InternationalMaritimeOrganization,“Improving the energy efficiency of ships”,accessed September 2024.53.M rsk Mc-KinneyMller Center for Zero Carbon Shipping,“Maritime Decarbonization Strategy 2022”,December 2022.54.Concawe,“Te
137、chnological,Operationaland EnergyPathwaysfor Maritime Transport to ReduceEmissionsTowards2050”,February 2022.55.ClimateAction Tracker,“Countries”,accessed inSeptember 2024.56.In 2022,ICAO(International Civil Aviation Organization)member states adopted a“Long-Term Aspirational Goal”to achieve net zer
138、o carbon emissions from international aviation by 2050.Similarly,in 2023,IMO (International MaritimeOrganization)publishedits“RevisedGHG Emissions Strategy”,aiming for net-zeroGHGemissions from internationalshipping by oraround 2050.57.European Parliament,“Cutting emissions from planes and ships:EUa
139、ctions explained”,accessed inSeptember 2024.58.International Energy Agency,“Hydrogen Production and Infrastructure Projects Database”accessedinSeptember 2024.59.InternationalEnergyAgency,“Policydatabase”,accessed inSeptember 2024.60.OECD-International Transport Forum,“Sustainable Aviation Fuels Poli
140、cy Status Report”,July2023.61.World Trade Organization,“Sustainable Aviation Fuels Subsidies meeting report”,April 2024.62.Deloitte,“Financingthe Green EnergyTransition Innovative Financingfor a Just Transition”,May2024.63.International Energy Agency,“ETP Clean Energy Technology Guide”accessed in Se
141、ptember 2024.64.InternationalEnergyAgency,“CCUSinCleanEnergyTransitions Analysis”,September 2020.65.According to the IEA Net-Zero scenario CO2 balances(International Energy Agency,“World Energy Outlook 2023”,October 2023)and IEA Net-Zero CO2 capture projections(International Energy Agency“CCUS Analy
142、sis”,September 2023),most of the CO2 captured from bioenergy sources will be permanently stored to offset the remaining emissions in 2050 from hard-to-abate sectors.We assume that the biogenic CO2 used will mainly come from fuelproduction andfuel transformation(e.g.:biogas upgrading tobiomethane).66
143、.InternationalEnergyAgency,“World EnergyOutlook 2023”,October 2023.67.Katrin Siever,Tobias S.Schmidt and Bjarne Steffen,“Considering technology characteristics to project future costs of direct air capture”,Joule Vol.8(4),2024.68.InternationalEnergyAgency,“Direct Air Capture-EnergySystem”,accessed S
144、eptember 2024.69.Climeworks,“Industrysnapshot:afocus on direct air capture technology”,July2023.70.InternationalEnergyAgency,“Direct Air Capture:Akey technology for net zero”,April2022.71.InaHorizon 2020survey,experts provided cost estimates ranging between 130-1500 US$/tCO2 in 2030 and 130-880 US$/
145、tCO2 in 2050.https:/www.negemproject.eu/wp-content/uploads/2023/08/NEGEM_D5.4-Expert-elicitation.pdf72.CO2.Earth,“Daily CO2”,accessed in September 2024.73.InternationalEnergyAgencyGreenhouse GasR&Dprogram,“Global Assessment of Direct Air Capture Costs”,December 2021.74.Dutch Organization for Applied
146、 Scientific Research(TNO),“Technology factsheet|DirectAir Capture(DAC)of carbon dioxide”,December 2019.75.Clarksons Research,“Green Technology Tracker”,July 2024.76.Longspur Research,“All At Sea Methanol AndShipping”,January 2022.77.Danish EnergyAgency,“Technology data for energy carrier generation
147、and conversion”,April2024.78.Global CCSInstitute,“Stateof the art:CCSTechnologies2024”,August 2024.79.Assuming alinear growth from US$25/tCO2in2030to US$200/tCO2in2050.80.ICAO,“Thecost of achieving net-zero carbon inaviation”,September 2022.81.IEA,“World Energy Investment2024”,June 2024.82.Statista,
148、“Fuelcosts of airlines worldwidefrom 2011to 2023,with aforecast for2024,aspercentage of expenditure”,accessed inSeptember 2024.83.Synthetic kerosene production cost that canbe achieved in2040usingbiogenic CO.284.Theadditionalcosts are assumed to be passed completely to the customers.85.Based on bulk
149、 freight rates of US$35/ton on the NOPAC Far East route,from American Journal of Transportation,“Signal Ocean:Dry Weekly Market Monitor-Week 38 of 2024”,September 2024.86.EMBER,“Global Electricity Review 2024”,May2024.87.InternationalEnergyAgency,“TowardsCommon Criteria for Sustainable Fuels”,Septem
150、ber 2024.88.Flaggingrefers to thepractice of registering avesselinanother nation than the true country of origin to benefit from weak environmental and safety regulations or more lenienttaxregimes.89.QuirinSchiermeier,“Boom in ships that fly fake”flags and trash the environment”,Nature News,May2021.
151、90.Deloitte,“Assessingtheimpact of low-carbonhydrogen regulation inthe EU”,July 2024.91.IEA,“Global Hydrogen Review 2023:AssumptionAnnex”,September 2023.92.National RenewableEnergyLaboratory,“AnnualTechnology Baseline”,2023.93.IRENA,“Future of solar photovoltaic”,2019.94.Danish Energy Agency,“E-kero
152、sene for Commercial Aviation”,September 2022.95.InternationalCouncilon CleanTransportation,“Vision 2050”,June 2022.96.TheEEDIisabindingIMOregulation requiringnew ships introduced asof 2025to be 30%more efficientcompared to 2000-2010 levels97.Especially wind-assisted propulsionsystems.98.OECD/FAO,“OE
153、CD-FAO Agricultural Outlook 2024-2033”,2024.低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用38作者Prof.Dr.BernhardLorentz德勤可持續發展進程中心創始主席德勤德國+49 15114881437blorentzdeloitte.deGeoffTuff能源、資源及工業行業可持續發展業務領導人Deloitte Consulting LLP+Dr.Johannes BrauerDeloitte Economics Institute德勤法國Charbel BouIssaDeloitt
154、e Economics Institute德勤法國Marc de FroidefondDeloitte Economics Institute德勤法國Dr.Johannes TrbyDeloitte Economics Institute德勤法國+33155616211jtrubydeloitte.frDr.BehrangShirizadehDeloitte Economics Institute德勤法國+33670268419bshirizadehdeloitte.frAurlienAilleretDeloitte Economics Institute德勤法國AugustinGuillon
155、Deloitte Economics Institute德勤法國低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用39聯系人JenniferSteinmann德勤全球可持續發展業務主管合伙人Prof.Dr.BernhardLorentz德勤可持續發展進程中心創始主席blorentzdeloitte.deGeoff Tuff能源、資源及工業行業可持續發展業務領導人Dr.Johannes TrbyDeloitte Economics Institutejtrubydeloitte.frAdhirajSharma,德勤印度Kyra Kaszynsk
156、i,德勤全球RebekahSusanThomas,德勤全球Anoushka Hooda,德勤法國Lali Loya,德勤全球Richard J Bailey,德勤全球Ashley Pampena,德勤全球MayaCaron,德勤加拿大Robert Hansor,德勤中國Ashish Gupta,德勤全球Michelle Varney,德勤全球SAF+ConsortiumBlythe Aronowitz,德勤全球Nozomu Kokubo Yoshimi,德勤日本Torben Gehring,德勤德國BjoernMais,德勤德國OlivierJan,德勤法國Tracey McQueary,德勤
157、全球DerekPankratz,Deloitte Services LPPradeep Philip,德勤全球Utkarsh Shardool Ashar,德勤全球Dr.Freedom-Kai Phillips,德勤全球Prashanth Nutula,德勤印度KateHardin,Deloitte Services LPRachaelBallard,德勤全球衷心感謝以下諸位為編制本報告所提供的重要支持:衷心感謝以下諸位為編制本報告所提供的重要支持:低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用39聯系人 德勤中國李曉晨李曉晨德勤中國可持
158、續發展主管合伙人謝安謝安德勤中國可持續發展咨詢業務主管合伙人Robert Hansor德勤中國可持續發展咨詢業務總監吳越吳越德勤中國可持續發展咨詢業務經理低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用郭曉波郭曉波德勤中國全國行業規劃主管合伙人 呂巖呂巖德勤中國能源、資源及工業行業全國主管合伙人詹偉祥詹偉祥德勤中國能源及化學品行業全國主管合伙人黃淑雄黃淑雄德勤中國交通、酒店及服務行業全國主管合伙人40德勤可持續發展進程中心德勤可持續發展進程中心(DCSP)致力于通過推進適應與減緩行動,培育企業韌性,并指導脫碳發展路徑,應對氣候變化相關挑戰,
159、發掘潛在機遇,助力達成巴黎協定的氣候目標。德勤可持續發展進程中心匯集行業專家和創新人才,共同探究突破性解決方案,攜手解決人類所面臨的重大全球性挑戰。值得注意的是,德勤可持續發展進程中心并不向客戶提供服務。低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里低碳燃料:通往凈零排放的最后一公里|合成燃料對于航空和航運脫碳的作用Deloitte(“德勤”)泛指一家或多家德勤有限公司,以及其全球成員所網絡和它們的關聯機構(統稱為“德勤組織”)。德勤有限公司(又稱“德勤全球”)及其每一家成員所和它們的關聯機構均為具有獨立法律地位的法律實體,相互之間不因第三方而承擔任何責任或約束對方。德勤有限公司及其每一家成員所和它們的關聯機構僅對自身行為及遺漏承擔責任,而對相互的行為及遺漏不承擔任何法律責任。德勤有限公司并不向客戶提供服務。請參閱 了解更多信息。德勤為財富全球500強企業中近90%的企業以及數千家民營企業提供行業領先的審計及鑒證、稅務與法律、及咨詢業務服務。德勤專業人士致力創造可衡量的長效價值,協助增強資本市場公眾信任,助力客戶推動變革與發展,引領實現更加強勁的經濟增長,邁入更加平等的社會和更具可持續性的未來。憑借逾175年的精誠服務,德勤成員所網絡如今遍及全球150多個國家和地區。敬請訪問