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CSPPLAZA光熱發電網報道：2019年，全球共(gong)消(xiao)耗了3億噸由化(hua)石燃料(liao)為(wei)原料(liao)制(zhi)造的(de)航空燃料(liao)。但(dan)在全球面臨碳(tan)排(pai)放(fang)壓力(li)的(de)大能源背(bei)景下，如何生產出(chu)低碳(tan)甚至無碳(tan)的(de)航空燃料(liao)已被人類列上日(ri)程。

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，多大面積的(de)沙漠可以滿足全(quan)球航空(kong)燃料(liao)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(yang)(yang)能(neng)重整技術路線為Synhelion公(gong)司(si)計劃先推(tui)出(chu)的(de)(de)一條太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)轉化路線——即基于目前相對成熟(shu)的(de)(de)甲烷源(yuan)二氧化碳合成燃料(liao)(liao)技術進(jin)行(xing)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)重整，從而盡快生產(chan)出(chu)可推(tui)向市(shi)場的(de)(de)相對低碳的(de)(de)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)燃料(liao)(liao)產(chan)品（碳排放可降低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)說法(fa)，如果(guo)這100個每(mei)年生(sheng)產500萬噸太陽能(neng)轉化燃(ran)料的(de)設(she)施都在世界(jie)上同(tong)一個地(di)方(fang)，那么總的(de)土地(di)需求(qiu)量(liang)將約為80平(ping)方(fang)公里。而要(yao)在一個太陽能(neng)改造項目上生(sheng)產出(chu)每(mei)年300兆噸的(de)全(quan)球需求(qiu)量(liang)，則(ze)需要(yao)大(da)約5000平(ping)方(fang)公里。

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(suan)，如果使用純(chun)H2O/CO2裂解產生的二氧化(hua)碳中性(xing)燃料來滿足全球航空燃料需求，需要大約50000平方公里(li)土地。

以澳大利亞為(wei)例，如(ru)果一(yi)家“太陽能煉油廠”利用太陽能從空氣中捕(bu)獲(huo)的(de)二氧化(hua)碳+水制(zhi)造出全世界(jie)所需的(de)所有(you)航空燃(ran)料——全部(bu)集中在一(yi)個(ge)地點(dian)，那么鏡場可以從Paraburdoo一(yi)直(zhi)延伸到西澳大利亞沙漠中的(de)Capricorn。

圖(tu)：紅(hong)色地區(qu)為適(shi)合太陽能重整項目(mu)區(qu)域(yu)，藍色區(qu)域(yu)為適(shi)合100%無碳技(ji)術區(qu)域(yu)

Philipp Furler表示，在一個國家建太陽能煉油廠來滿(man)(man)足全(quan)球需要并不現實，有(you)合(he)適條(tiao)件的國家可以選擇(ze)首先(xian)滿(man)(man)足本(ben)國需求，這種項目將來有(you)望分(fen)布在世界各地光(guang)資源優越的地區。

哪些國家/地區更適合建設？

目前來自德國Bauhaus Luftfahrt研究實驗室的(de)Christoph Falter正(zheng)在(zai)與Philipp Furler密切(qie)合作(zuo)，開展太陽能航空燃料廠適合建設區域的(de)相關研究。

Christoph Falter與團隊(dui)發布的(de)最新一篇論文《太陽能熱化學噴氣燃料生產的(de)地(di)理(li)潛力》便(bian)揭(jie)示了哪些國家(jia)適合發展該技術，充分考慮到了光(guang)資源、燃料運(yun)輸(shu)的(de)沿(yan)海通(tong)道以及是否有足(zu)夠的(de)適用土(tu)地(di)資源等(deng)因素。

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。

比如澳大利(li)亞的(de)(de)潛在產(chan)(chan)能便(bian)可以(yi)(yi)達到目前(qian)全球需求(qiu)的(de)(de)18倍(bei)；像阿爾及利(li)亞和(he)沙(sha)特阿拉伯這樣的(de)(de)沙(sha)漠國家潛在產(chan)(chan)能可以(yi)(yi)達到目前(qian)全球需求(qiu)的(de)(de)4-5倍(bei)；而美國僅西南部(bu)的(de)(de)潛在產(chan)(chan)能可以(yi)(yi)達到目前(qian)全球需求(qiu)的(de)(de)2.5倍(bei)左右。

Christoph Falter表示：“這(zhe)一切都可以(yi)在一個(ge)國家完成，可以(yi)在一個(ge)相對較(jiao)小的(de)沙漠(mo)等非(fei)農(nong)田地區生產大(da)量的(de)低(di)碳或無碳航空燃料(liao)，同時項目也并不需要(yao)靠近城市，這(zhe)樣就不會打擾很多居民。”

成本為是否適合建廠的重要參考指標

據悉，關于該技術的(de)(de)發展計劃主要基于預期(qi)可實現(xian)較高的(de)(de)太(tai)陽能反(fan)應堆效(xiao)率(lv)，熱(re)化(hua)學(xue)轉(zhuan)化(hua)效(xiao)率(lv)至少需要達到15%以上才(cai)能使太(tai)陽能航(hang)空燃料生產成本(ben)具備競(jing)爭力，而更高的(de)(de)效(xiao)率(lv)則將進(jin)一步(bu)降(jiang)低(di)成本(ben)。

據(ju)測(ce)算(suan)，假如(ru)美國利用(yong)該技術來(lai)滿(man)足自身的航空燃料(liao)需求（每年7.7億噸(dun)），一旦(dan)效(xiao)率達到15%，燃料(liao)成本(ben)將低(di)于2歐元/升。

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(tong)時，除了光資(zi)源和土地資(zi)源，金融基礎設(she)施完(wan)備與否(fou)也極大影響該類項目(mu)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(tu)：一個位(wei)于美(mei)國德州(zhou)Seminole和Lamesa之間(jian)、占地5000平方公(gong)里的太陽(yang)能(neng)燃料生產基地可(ke)以通過太陽(yang)能(neng)重整來滿足全世界的航空燃料需求

雖然澳大利亞(ya)國內(nei)對噴(pen)氣燃(ran)料(liao)的(de)(de)需求很小，但西部沿海沙漠空曠，是最適合為全球需求提(ti)供(gong)100%太陽(yang)能噴(pen)氣燃(ran)料(liao)的(de)(de)地區(qu)之一。Christoph Falter指出(chu)，如(ru)果太陽(yang)能反應堆效率達到15%，澳大利亞(ya)生產的(de)(de)燃(ran)料(liao)成(cheng)(cheng)本將低(di)于(yu)2.1歐元/升，效率達到25%時成(cheng)(cheng)本則(ze)略高(gao)于(yu)1.7歐元/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。在基準情況下，全球航(hang)空燃料(liao)需求可(ke)以以1.58至1.83歐元/升(sheng)的(de)成本(ben)支付，而生(sheng)產地點則在南美、美國和地中(zhong)海地區。

此(ci)外(wai)，研(yan)究人(ren)員在充分考慮包括貸款利(li)率、通貨膨脹率和當地的(de)財政狀況等因素的(de)條件下，比(bi)較(jiao)了每個(ge)國(guo)家生產其(qi)國(guo)內噴氣燃料需求的(de)成本。

據論文，基(ji)準案例始于(yu)以色列和(he)智利(li)的(de)(de)(de)最(zui)(zui)低(di)生(sheng)產(chan)成本，這(zhe)兩個國家(jia)的(de)(de)(de)名義加(jia)權平均資本成本都相對較低(di)，分別約為(wei)5%和(he)7%，通脹率接近0%和(he)3%（2013-2017年）。盡管在(zai)地中海地區沒有最(zui)(zui)好的(de)(de)(de)太陽(yang)能(neng)資源(yuan)，但(dan)以色列通過其有利(li)的(de)(de)(de)低(di)資本成本實現了非常低(di)的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)成本。另一方面，埃及擁有該地區最(zui)(zui)好的(de)(de)(de)太陽(yang)能(neng)資源(yuan)，其名義加(jia)權平均資本成本高出23.3%，通貨膨脹率高達12.3%，這(zhe)導致生(sheng)產(chan)成本過高。

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(yan)究表明，雖然非洲(zhou)南部太陽輻射數據也相對較(jiao)高(gao)，從(cong)技(ji)術(shu)角度來說這一區域(yu)非常合適，而且生(sheng)產(chan)潛(qian)(qian)力超過了南美(mei)洲(zhou)選定國家的生(sheng)產(chan)潛(qian)(qian)力。但是(shi)，該區域(yu)的國家資本成本普遍較(jiao)高(gao)，博(bo)茨(ci)瓦納(na)最低的名義加權(quan)平均(jun)資本成本為8.8%，南非和納(na)米(mi)比亞約為13%，安哥(ge)拉高(gao)達(da)18.4%。

據此測算，博茨(ci)瓦納(na)的(de)生產(chan)(chan)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)為2.13歐(ou)元(yuan)/升，而(er)納(na)米比亞(ya)和(he)南非的(de)生產(chan)(chan)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)最低，分別為2.51歐(ou)元(yuan)/升和(he)2.53歐(ou)元(yuan)/升。安哥拉(la)的(de)資(zi)本(ben)(ben)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)非常高，無法生產(chan)(chan)低于4.8歐(ou)元(yuan)/升的(de)太陽能噴氣燃料。因此，在非洲(zhou)南部，利用博茨(ci)瓦納(na)最好的(de)項目地資(zi)源，滿足區(qu)域(yu)需求(qiu)可以實現2.14歐(ou)元(yuan)/升的(de)平均(jun)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)，滿足全球需求(qiu)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)約為2.32歐(ou)元(yuan)/升。

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。