Каков самый дешевый способ получения электронного устойчивого авиационного топлива (e-SAF) из зеленого водорода?
На долю авиации приходится около 2,4 % мировых выбросов CO2, и ожидается, что к 2050 году спрос на авиационное топливо значительно вырастет. Несмотря на то, что использование устойчивого авиационного топлива (SAF) считается одной из ключевых стратегий по смягчению последствий изменения климата, сравнительный технико-экономический анализ различных способов производства и регионов по-прежнему ограничен.
Пробел призвано заполнить новое исследование, опубликованное в научном журнале «Топливо» (Fuel).
В работе, посвященной синтетическому авиационному топливу, были проанализированы четыре технологии производства в условиях Европы, США и Ближнего Востока, и было установлено, что затраты на килограмм варьируются от 2,8 до 8,2 доллара США.
В исследовании представлена согласованная технико-экономическая оценка трёх способов получения жидкого авиатоплива из электроэнергии (PtL) для производства электронного керосина: синтез Фишера — Тропша (FTS); производство авиационного керосина из метанола (MtJ) с двумя вариантами: на основе синтез-газа с использованием реакции конверсии водяного газа (MtJ-1) и прямого гидрирования CO2 (MtJ-2); а также производство авиационного керосина из этанола (EtJ) с использованием прямой ферментации CO2.
Были проанализированы региональные сценарии для Европы, США и Ближнего Востока.
Анализ показал, что чистые производственные затраты (NPC) варьируются от 2,8 до 8,2 доллара США за кг SAF во всех странах и регионах, что превышает стоимость ископаемого топлива для реактивных самолетов A-1 (приблизительно 1 доллар США за кг) как минимум в три раза. MtJ-2 неизменно считается наиболее экономичным способом производства, при этом NPC составляют около 2,8-5,3 доллара США за кг, в то время как FTS демонстрирует худшие показатели из-за обширных контуров рециркуляции отходящих газов и низкой конверсии CO за один проход. EtJ демонстрирует промежуточные показатели, но сталкивается с неопределенностями, связанными с крупномасштабной газовой ферментацией. Углеродная эффективность и энергоэффективность подтверждают эту тенденцию, составляя 56-63% и 48-54% соответственно для технологических маршрутов на основе спирта по сравнению с 42% и 50% для FTS.
Согласно выводам исследования, на электролиз приходится 55–80 % капитальных затрат, что делает производство водорода решающим фактором, влияющим на стоимость.
Переменные операционные расходы зависят от потребления электроэнергии и составляют до 80% от общих производственных затрат. Например, в случае Европейского Союза вклад электроэнергии в стоимость SAF составляет 3,3-4,9 доллара на килограмм.
Таким образом, исследование показывает, что выбор технологии производства менее важен, чем стоимость зеленого водорода.
Разумеется, есть вопросы к использованным авторами данным, касающимся затрат, поскольку, как мы видим на графике, самая высокая стоимость e-SAF получилась на Ближнем Востоке. Высокая стоимость воды – справедливое допущение, а вот высокая стоимость электроэнергии в регионе (взятая из тарифного справочника) – это спорный момент.
Отмечу, что в работе не рассматриваются такие крупные производители зеленого водорода как Индия и Китай, поэтому представленная картина является далеко не полной.
В 2021 году 77-е ежегодное общее собрание Международной ассоциации воздушного транспорта (ИАТА) одобрило резолюцию о достижении нулевого баланса выбросов углерода (net-zero carbon emissions) мировой авиатранспортной отраслью к 2050 году. Основная роль отводится устойчивому авиационному топливу.
В сентябре текущего года в КНР начат проект по производству SAF с «отрицательными выбросами» мощностью 100 тысяч тонн в год.
В октябре 2024 года Китайская China Energy Engineering Group начала реализацию крупного комплексного проекта по производству зеленого метанола и синтетического авиационного топлива в провинции Хэйлунцзян.
В июне текущего года авиакомпания KLM Cityhopper успешно осуществила первый пассажирский рейс из Амстердама в Гамбург с использованием e-SAF, произведенного из уловленного углекислого газа и зеленого водорода. Тогда говорилось, что e-SAF в настоящее время в четыре раза дороже, чем SAF (то есть примерно в восемь раз дороже, чем обычный авиационный керосин).
Согласно анализу ICCT, опубликованному в 2022 году, в 2035 году стоимость электронного керосина в ЕС будет в 3,7 выше, чем обычного авиационного топлива.