低碳燃料：通往净零排放的最后一公里 合成燃料对于航空和航运脱碳的作用
到2050年实现温室气体净零排放需要社会进行根本性变革，从目前以化石燃料为中心的模式转变为高效、高度可再生和电气化的能源系统。
在一些难减排行业（如钢铁和化工），清洁氢能可以作为电气化的补充。但是，航空业和航运业脱碳需要比氢能和电力能量密度更高的低碳燃料，包括生物燃料和合成燃料。
生物燃料作为一种即用型燃料，可以方便直接地用于现有内燃机和燃料基础设施，在短期内实现大量减排。然而，各行业对生产可持续生物质的有限原料的激烈竞争，阻碍了生物燃料的大规模应用。因此，从长远来看，氨、甲醇和合成煤油等合成燃料预计将成为主要使用的低碳燃料。
德勤全球使用数据驱动和基于模型的量化分析进行展望研究，探讨了合成燃料作为实现航空业和航运业脱碳的关键推动因素的采用情况。在该展望中，航空业的二氧化碳排放量在2030年前将不再增加，到2050年将减少约75%，而航运业到2050年则几乎实现净零排放，减排95%。这些减排成绩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。合成燃料在当前能源组合中的占比微乎其微，到2030年也只扮演边缘角色，在26艾焦耳燃料消耗中占1.6艾焦耳。尽管如此，德勤预计合成燃料到2050年将成为航空业和航运业的主要能源来源，在燃料消耗中约占16艾焦耳。
达到这样的合成燃料供应水平需要约1.5亿吨可持续氢能以及7亿吨气候中性二氧化碳。这是一项重大的工业和技术挑战，因为清洁氢能行业仍处于起步阶段，二氧化碳捕获技术也还未得到大规模发展。
此外，到2050年，氢能生产、燃料合成以及直接空气捕获共需要高达10,000太瓦时（TWh）的清洁电力供应，相当于2023年全球发电量的三分之一。这超出了目前全球可再生能源发电量，因此需要大幅提升可再生能源发电能力，幅度远超迄今所取得的进展。
尽管合成燃料是航空业和航运业脱碳的关键，但其仍处于早期应用阶段，几乎不受监管制约，成本也比化石燃料要高出许多。全球统一的监管框架对于航空和航运这些国际化行业开发合成燃料至关重要。如果没有公共支持，合成燃料的价格将继续比传统化石燃料高出两到十倍。这一高价主要由于低成本二氧化碳原料的供应有限，相关生产过程中难以避免的能量损耗，以及各行业对清洁氢能的竞争。此外，要实现合成燃料的充足供应，大量投资也必不可少，到2050年，每年平均需要约1,300亿美元。虽然这一数字相较于全球化石燃料的投资规模（2024年为1.1万亿美元）较为微小，但却与航空业和航运业的燃料总支出持平。全球贸易也是提升经济竞争力的一项不可或缺的重要手段。通过将成本最低的资源地与有限的可再生能源和气候中性二氧化碳资源的需求中心连接起来，全球贸易可以帮助缓解供需之间的地域失衡，提高整体经济效率，促进经济发展。
合成燃料的成本效益仅仅是航空业和航运业实现脱碳目标所面临的众多技术挑战中的一环。虽然航空业脱碳不需要对基础设施或发动机进行重大改造，但航运业脱碳则意味着未来需要使用甲醇和氨等多种燃料。这就要求在转型期间继续使用现有基础设施，同时研发新型燃料补给技术、发动机解决方案，并建设配套加注基础设施。由此看来，脱碳相关的技术挑战不仅仅局限于能源供应方面，还有更深层次的技术变革和发展。
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