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CSPPLAZA光熱發電網報道：2019年，全(quan)(quan)球共消耗了3億噸由(you)化石燃料(liao)為原料(liao)制造的(de)航(hang)空(kong)燃料(liao)。但在全(quan)(quan)球面臨碳排放壓力的(de)大(da)能源背景(jing)下，如何生產(chan)出(chu)低碳甚至無碳的(de)航(hang)空(kong)燃料(liao)已(yi)被人(ren)類列上日(ri)程(cheng)。

目前，一家瑞士初創企業Synhelion正在加速推進兩條太陽能航空燃料路線的商業化（太陽能重整法與100%無碳技術），該技術未來會對長途空運和海運等運輸行業產生重要影響。

該技術基本原理為：利用大面積的聚光鏡場搜集太陽能熱能，然后在一個反應器中催化二氧化碳和水分子重新排列合成可制成航空燃料的碳氫化合物。（了解詳情可參考此前報道：基于聚光集熱技術的太陽能航空燃料項目正加速推進，2022年或實現銷售）【也可觀看(kan)下文介紹視(shi)頻】

由于需要巨大的太陽能聚光鏡場，按照科學家們的設想，類似項目更首選建設在陽光充足的沙漠地區。那么，多(duo)大面積的(de)沙(sha)漠可以滿足全球航空燃料的(de)使用需求呢？

太陽能重整：5000平方公里；100%無碳技術：50000平方公里

太(tai)陽能(neng)重(zhong)(zhong)整技術路(lu)線為Synhelion公司計劃先推出的(de)(de)一條(tiao)太(tai)陽能(neng)轉(zhuan)化(hua)路(lu)線——即基于目前相對(dui)成(cheng)熟的(de)(de)甲烷源(yuan)二(er)氧化(hua)碳(tan)合成(cheng)燃料技術進行太(tai)陽能(neng)重(zhong)(zhong)整，從而盡快生產出可(ke)推向市場(chang)的(de)(de)相對(dui)低碳(tan)的(de)(de)太(tai)陽能(neng)燃料產品（碳(tan)排放可(ke)降低50%）。

按照計劃，Synhelion到2030年將運營100個基于太陽能重整技術的太陽能燃料項目，每個項目可年產500萬噸太陽能燃料。針對該品類燃料的商業推廣將于2022年開始，預計每升燃料成本在50美分到1美元之間。

根據Synhelion首席技術官Philipp Furler的(de)(de)說法，如果這100個(ge)每年生產500萬噸太陽能轉(zhuan)化燃(ran)料的(de)(de)設(she)施(shi)都在世界上(shang)同一個(ge)地方，那(nei)么總的(de)(de)土地需(xu)(xu)求(qiu)量將約為80平方公(gong)里。而要在一個(ge)太陽能改造項(xiang)目上(shang)生產出(chu)每年300兆(zhao)噸的(de)(de)全球需(xu)(xu)求(qiu)量，則需(xu)(xu)要大約5000平方公(gong)里。

如果采用100%無碳技術（完全由二氧化碳和水制成，計劃2030年實現），由于反應過程需要更高的溫度（1500℃左右），因此需要更多的空間來搜集太陽熱能。

按照Philipp Furler計算，如果使用純H2O/CO2裂解產(chan)生(sheng)的二氧化碳(tan)中性燃料(liao)來滿足(zu)全(quan)球航空燃料(liao)需求，需要大約50000平(ping)方公里(li)土地(di)。

以澳大利(li)亞(ya)(ya)為例，如果(guo)一(yi)家(jia)“太陽(yang)能(neng)煉油廠”利(li)用太陽(yang)能(neng)從空(kong)氣中(zhong)捕(bu)獲的(de)二氧化碳+水制(zhi)造出(chu)全世界所需的(de)所有航空(kong)燃料(liao)——全部集中(zhong)在(zai)一(yi)個地(di)點，那么鏡場(chang)可以從Paraburdoo一(yi)直延伸到西澳大利(li)亞(ya)(ya)沙漠中(zhong)的(de)Capricorn。

圖：紅色地區(qu)為(wei)適合太陽能重整項目區(qu)域，藍色區(qu)域為(wei)適合100%無碳技(ji)術(shu)區(qu)域

Philipp Furler表(biao)示，在一個(ge)國家建太陽能煉油廠來滿(man)(man)足全球需要并不現實，有合適(shi)條件的(de)國家可(ke)以選擇首先滿(man)(man)足本(ben)國需求(qiu)，這(zhe)種項目將(jiang)來有望分布在世界各地光資源(yuan)優越的(de)地區。

哪些國家/地區更適合建設？

目前來自德(de)國Bauhaus Luftfahrt研究實驗室的Christoph Falter正(zheng)在(zai)與Philipp Furler密切合(he)作(zuo)，開展太(tai)陽能航空燃料廠適合(he)建設區域(yu)的相關研究。

Christoph Falter與(yu)團隊發(fa)布的最(zui)新一篇論文《太陽能熱化學噴氣燃(ran)(ran)料生產的地(di)理潛力》便揭示(shi)了(le)哪些國家(jia)適(shi)合發(fa)展該技術，充分考慮(lv)到了(le)光資源、燃(ran)(ran)料運輸的沿(yan)海通道以及是(shi)否(fou)有足(zu)夠的適(shi)用土地(di)資源等因(yin)素(su)。

研究發現，許多國家都具備利用該技術滿足本國的航空燃料需求并履行減少溫室氣體排放承諾的條件，同時大約10個國家具備滿足全球航空燃料需求的發展潛力，其中一些國家的潛在產能甚至可以超出全球需要。

比如(ru)澳大利亞的(de)潛(qian)(qian)在(zai)產能(neng)便可以達到目(mu)前(qian)全(quan)(quan)球需(xu)求(qiu)的(de)18倍；像阿爾(er)及利亞和沙特阿拉伯這樣的(de)沙漠國家潛(qian)(qian)在(zai)產能(neng)可以達到目(mu)前(qian)全(quan)(quan)球需(xu)求(qiu)的(de)4-5倍；而美國僅西南部的(de)潛(qian)(qian)在(zai)產能(neng)可以達到目(mu)前(qian)全(quan)(quan)球需(xu)求(qiu)的(de)2.5倍左右。

Christoph Falter表示：“這一切(qie)都(dou)可(ke)(ke)以在一個(ge)國家(jia)完成，可(ke)(ke)以在一個(ge)相對較小的(de)沙漠等非農(nong)田(tian)地(di)區生產大量的(de)低碳(tan)(tan)或無碳(tan)(tan)航空燃料，同時項(xiang)目也并不需要靠近(jin)城市，這樣(yang)就不會打擾很(hen)多居民(min)。”

成本為是否適合建廠的重要參考指標

據悉(xi)，關于該技術的發展計劃主(zhu)要(yao)基(ji)于預期可實現較高的太陽能反應堆效(xiao)率(lv)，熱化學(xue)轉化效(xiao)率(lv)至少需要(yao)達(da)到(dao)15%以上才能使(shi)太陽能航空燃(ran)料生產成本具備競爭力，而更高的效(xiao)率(lv)則將進一步降低成本。

據測算，假(jia)如美國利用(yong)該技術來滿足(zu)自(zi)身的(de)航空燃料需求(qiu)（每年7.7億噸(dun)），一旦效率達到(dao)15%，燃料成(cheng)本將低于2歐(ou)元/升(sheng)。

據Philipp Furler此前向海外媒體透露，該公司研發團隊已將太陽能反應堆的效率從五年前的1%提升至5%，同時根據相關試驗測試，他相信未來可以實現20%以上的反應堆效率，從而使生產出的太陽能燃料更加經濟。

同時，除了光資源和土地資源，金融基礎設(she)施完備與否也極大(da)影響(xiang)該類項目的開發建設(she)。

Christoph Falter表示，生產成本無疑是是否適合建廠的關鍵指標，如果在美國或澳大利亞陽光明媚的地區建廠便可以更便宜地生產燃料，因為在這些國家融資更加便宜。

圖：一個位(wei)于美國(guo)德州Seminole和Lamesa之(zhi)間、占(zhan)地(di)5000平(ping)方(fang)公里的(de)太陽能(neng)(neng)燃料生產基地(di)可以通過太陽能(neng)(neng)重整來滿足全世界(jie)的(de)航空燃料需(xu)求

雖(sui)然(ran)澳(ao)大利(li)亞國內對噴(pen)氣(qi)燃(ran)料(liao)的需求很小，但西部沿海沙漠空曠，是最(zui)適合為全球需求提(ti)供100%太陽能噴(pen)氣(qi)燃(ran)料(liao)的地區之一。Christoph Falter指(zhi)出，如(ru)果太陽能反(fan)應堆效率(lv)達(da)到15%，澳(ao)大利(li)亞生產的燃(ran)料(liao)成本(ben)將低于2.1歐(ou)元(yuan)/升，效率(lv)達(da)到25%時成本(ben)則略高于1.7歐(ou)元(yuan)/升。

據測算，如果把太陽能反應堆效率從15%提高到25%，生產成本就將降低20%左右。在(zai)基準情況下，全球(qiu)航(hang)空燃料需求可以以1.58至1.83歐元/升(sheng)的(de)成(cheng)本(ben)支付，而生(sheng)產地點則在(zai)南美、美國和地中(zhong)海地區。

此外，研究人員在充分考慮(lv)包括貸款利率、通貨膨脹率和當地(di)的財政狀況等因素的條(tiao)件下，比(bi)較了每個國(guo)家生產(chan)其(qi)國(guo)內噴氣燃料(liao)需(xu)求的成(cheng)本。

據論文(wen)，基準案例始于以(yi)色列(lie)和智利(li)的(de)最低(di)生(sheng)產(chan)成本(ben)(ben)，這(zhe)兩個國(guo)家的(de)名(ming)義(yi)加權平均(jun)資本(ben)(ben)成本(ben)(ben)都相(xiang)對較低(di)，分別約為5%和7%，通(tong)脹(zhang)(zhang)率(lv)接近0%和3%（2013-2017年）。盡管(guan)在地中海地區沒(mei)有最好的(de)太陽能資源，但(dan)以(yi)色列(lie)通(tong)過(guo)其有利(li)的(de)低(di)資本(ben)(ben)成本(ben)(ben)實現了非常(chang)低(di)的(de)生(sheng)產(chan)成本(ben)(ben)。另一方面，埃(ai)及擁有該地區最好的(de)太陽能資源，其名(ming)義(yi)加權平均(jun)資本(ben)(ben)成本(ben)(ben)高(gao)出(chu)23.3%，通(tong)貨膨脹(zhang)(zhang)率(lv)高(gao)達(da)12.3%，這(zhe)導致(zhi)生(sheng)產(chan)成本(ben)(ben)過(guo)高(gao)。

而在資本成本較高的地區，糟糕的金融環境將抵消光資源和土地資源的優勢。

研究(jiu)表明(ming)，雖然非(fei)(fei)洲南部太陽輻射數據也相對較(jiao)高(gao)，從技術角(jiao)度來(lai)說(shuo)這一區域非(fei)(fei)常合適，而且(qie)生(sheng)產(chan)潛力超過了南美洲選定國(guo)家(jia)的生(sheng)產(chan)潛力。但(dan)是，該區域的國(guo)家(jia)資(zi)本(ben)成(cheng)本(ben)普遍較(jiao)高(gao)，博茨(ci)瓦納(na)最低的名義加權(quan)平均資(zi)本(ben)成(cheng)本(ben)為8.8%，南非(fei)(fei)和納(na)米(mi)比亞約為13%，安哥拉高(gao)達18.4%。

據此(ci)測(ce)算(suan)，博(bo)茨瓦(wa)納(na)的(de)生產(chan)成(cheng)本為(wei)2.13歐(ou)元(yuan)(yuan)/升(sheng)(sheng)，而(er)納(na)米(mi)比亞和南非(fei)(fei)的(de)生產(chan)成(cheng)本最低(di)，分(fen)別為(wei)2.51歐(ou)元(yuan)(yuan)/升(sheng)(sheng)和2.53歐(ou)元(yuan)(yuan)/升(sheng)(sheng)。安哥拉的(de)資本成(cheng)本非(fei)(fei)常高，無法生產(chan)低(di)于4.8歐(ou)元(yuan)(yuan)/升(sheng)(sheng)的(de)太陽能(neng)噴氣(qi)燃料。因(yin)此(ci)，在非(fei)(fei)洲南部(bu)，利用博(bo)茨瓦(wa)納(na)最好的(de)項目地資源，滿足(zu)區(qu)域需求可以(yi)實現2.14歐(ou)元(yuan)(yuan)/升(sheng)(sheng)的(de)平均成(cheng)本，滿足(zu)全球(qiu)需求成(cheng)本約為(wei)2.32歐(ou)元(yuan)(yuan)/升(sheng)(sheng)。

研究認為，與其他可再生燃料生產途徑不同，太陽能熱化學途徑在資源與成本下降潛力方面均具有一定優勢，以相對恒定的成本生產幾乎無限量的航空燃料非常可期。