政策解决方案

低碳燃料

为长途运输提供清洁燃料
运输

在航空和海上旅行等长途运输部门,加油机会之间的距离使今天的电池不实用。在这些情况下,低碳液体燃料,如先进的生物燃料和由清洁发电产生的电力燃料是必不可少的。

如果燃料的整个生命周期的温室气体排放(包括土地使用和原料影响)低于它们所替代的化石燃料,就可以帮助交通运输部门脱碳绿色的溢价电气化率很高。电燃料也可以作为补充可再生能源例如太阳能和风能,它们的可用性在一天中会波动。(这被称为“负载平衡”)最后,相对于它们所替代的化石燃料,低碳燃料的燃烧可以改善空气质量,这意味着它们的推广应该优先用于那些受到糟糕空气质量和化石燃料燃烧对健康不利影响的社区。

推动创新和投资的新政策将进一步降低成本,加速这些必要的交通技术的广泛应用。

市场的挑战

  1. 原料的供应

    深脱碳分析建议可能没有足够的原料来生产足够的生物燃料来取代今天以石油为基础的运输燃料。据估计,到2050年,将世界上所有的草地转化为能源只能替代15%的世界能源需求。土地利用、水质和生物多样性问题可能会限制生物燃料生产的原料,而技术限制和成本可能会阻止先进、低碳生物燃料的更多使用。

    尽管持续供应专用能源作物为供应低温室气体液体燃料提供了最佳机会,但重大的市场障碍和可持续性问题仍然对大规模部署专用能源作物构成挑战。增加可持续生物量的总供应将需要扩大专用的纤维素能源作物,如柳枝稷、芒草和短轮作杨树。可再生能源的持续供应也可能成为合成碳氢燃料生产的经济可行性的障碍。

  2. 监管方面的不确定性

    与生物燃料需求相关的监管政策的不确定性可能会阻碍对低碳燃料技术的投资。目前的联邦燃料政策,包括可再生燃料标准、生产和投资激励措施,并没有提供一个有助于推动对先进生物燃料技术进行更深入投资的长期价格信号。在地方一级,土地使用和生产设施的许可和选址也可能成为生物燃料生产的障碍。

    鼓励长期监管确定性和支持项目效率的政策可以消除这些市场障碍,同时也提供重要的健康、安全和环境惠益。许可和土地使用政策也应该促进公平,确保有需要的社区优先进行低碳投资,不会增加当地的空气污染水平。这些投资对于减少用于满足能源需求的收入和抵消能源贫困至关重要。

  3. 成本壁垒

    高原料和生产成本是先进生物燃料的重要市场障碍。原料价格通常被认为是对先进生物燃料生产的唯一最重要的影响。对于电燃料,可再生氢的高成本和富有挑战性的生产工艺也限制了其应用。与化石燃料相比,氢和合成烃燃料的基础设施和能源需求成本较高,成本也是它们进入市场的一个因素。弥合先进技术燃料和传统化石燃料之间财政差距的政策可以刺激额外需求,并努力消除这些市场壁垒。

技术创新的例子

阶段的技术
研究和开发
验证和早期部署
大规模部署
研发
验证
规模

由可持续生产的非粮食生物质制成的低碳生物燃料可以显著减少一氧化碳2运输部门的排放,同时提供高能量密度和易于存储的液体运输燃料。仅在美国,即使在考虑藻类作为生物燃料原料的潜力之前,超过10亿吨每年的生物质可以可持续地转化为生物燃料,取代美国运输业目前使用的三分之一的石油。

为了在全球范围内成本有效地生产生物燃料,我们必须发展转型创新,降低能源作物生产、收获和运输的成本,并开发更高产量、低成本的生物燃料转化新技术。

先进生物燃料
各种可持续来源的非食品生物质可以通过发酵、生物和/或化学过程,以及基于微生物的生产转化为所有类型的可再生运输燃料。
研发
验证
规模

电燃料(也被称为电制气或合成燃料)是由电力生产的燃料2和水。电燃料是由氢和一氧化碳混合产生的2在合成反应器中,产生包括汽油和柴油在内的一系列液体和气体燃料。这个生产过程还会产生有市场的副产品:高纯氧和热。

电力燃料可以帮助管理电力生产的变化,减少对生物燃料的需求,并帮助燃料转换困难的脱碳运输部门,例如航运。如果电燃料是由可再生电力生产的2无论是可持续生物能源还是空气捕捉,它们也可以成为碳中和的替代品,使现有的汽车和燃料基础设施投资得以继续使用。

Electrofuels
各种各样的电燃料可以通过氢(水的电解产生)和二氧化碳的反应产生。例如,甲烷和甲醇可以通过Sabatier反应产生。
研发
验证
规模

目前,燃料电池等电化学转化技术可以将氢转化为汽车动力,效率接近60%,理论上可以超过80%。除了解决其他挑战,如高密度车载储氢技术的发展和低成本的氢生产和分销,燃料电池技术的成本必须大幅降低,以广泛部署燃料电池动力汽车。

燃料电池成本降低的主要挑战包括减少贵金属催化剂的使用,改善可能便宜anion-exchange-based燃料电池的性能,并发现转型新燃料电池技术,可以有效地转换容易分布式和可储存的液体燃料(如醇类或碳氢化合物)到低碳汽车的力量。此外,还需要额外的氢基础设施来支持氢燃料的运输,并有助于在历史上被边缘化的社区扩大清洁的公共交通选择。

燃料电池
氢燃料电池利用氢和氧通过化学转化过程为汽车提供动力,副产品只有热和水。

低碳燃料政策建议