研究背景：何处生产低碳燃料最划算
低碳燃料——例如生物质燃料或基于可再生电力的 Power-to-X 技术生产的合成燃料——其温室气体排放量远低于化石燃料替代品。
这类燃料被认为是实现气候目标的关键，尤其在所谓“难以脱碳”的行业中，包括航空、航运以及某些特定工业流程。
在这些领域，由于所需能量密度极高或涉及极高的工艺温度，直接电气化存在技术局限。
然而，这些燃料在何处、以何种条件下能以最低成本生产，此前一直存在不确定性。
大多数早期研究聚焦于特定技术或特定地区，导致全球范围内的横向比较十分困难。在一项新研究中，刘子鹏（音译）（Zipeng Liu）及其保罗·谢勒研究所（PSI）能源系统分析实验室的同事们深入探讨了这一问题。
研究团队对 21 种低碳燃料生产技术进行了全面的技术经济分析。借助一套全球统一、前后一致的评估框架，科学家们在不同情景下，比较了各国之间以及 2024 年至 2050 年时间跨度内的生产成本。
研究结果已发表于专业期刊《能源与环境科学》（Energy and Environmental Science）。
地理空间因素与融资条件影响成本
在分析中，研究人员计算了各种燃料在整个生命周期内的平均生产成本。
Zipeng Liu 解释道：“我们综合考虑了每种技术的投资成本、运营成本、各国特定的劳动力成本以及资本成本。资本成本既取决于国家风险——如政治和经济稳定性——也取决于相关技术的成熟度。”
他进一步指出：“地理空间因素起着决定性作用。例如，当地能源来源的可获取性，以及特定国家的资本成本，对燃料总体生产成本具有重要影响。”
研究还提供了一份国家排名，显示哪些国家最适合生产特定燃料，以及哪些国家可作为向欧洲出口的潜在来源地。例如，目前蓝氢（天然气结合碳捕获技术生产）和灰氢（甲烷热解生产）在美国、中东和中亚等天然气资源丰富的地区具有较强的经济吸引力。
而由可再生电力生产的绿氢，预计到 2050 年将在加拿大、西班牙、澳大利亚等可再生资源丰富的国家越来越具竞争力。
不过，刘子鹏也指出，有时需要更精细的空间差异化分析：“我们的计算是在国家层面进行的，但同一国家内部的条件可能差异显著。例如，在中国、美国这样的大国，地区差异可能相当可观。”
新型基础设施或将提升欧洲的生产竞争力
低碳燃料的运输成本同样影响其经济可行性。针对欧洲的分析，刘首先计算了从全球各地海运至安特卫普的成本，再加上陆路运输至瑞士巴塞尔的成本。巴塞尔之所以被选为参照点，是因为它地处欧洲腹地，且具有铁路、卡车、管道等多种运输方式的代表性。
分析表明，建设欧洲管道网络将显著提升欧洲本土生产的低碳燃料的竞争力——例如凭借强大太阳能潜力的西班牙，或北海地区丰富的风能资源。北非等地区也可通过管道接入，从而比澳大利亚或智利等地理上遥远的生产国更具竞争优势。
决定性的区域因素
“我们发现，不存在任何一种在全球范围内都占主导地位的技术。”刘总结道，“经济上最优的解决方案在很大程度上取决于区域资源禀赋和融资条件。”
绿氢受益于可再生能源成本的持续下降，长期来看将变得更为经济；绿松石氢在天然气价廉易得的地区短期内具有优势；生物燃料在可持续生物质资源丰富的地区同样具有较强竞争力。
“因此，政策制定者必须将本地条件纳入考量。”这位研究人员强调。
PSI 的这项研究旨在评估低碳燃料未来的技术与经济可行性。目前，许多此类技术的技术成熟度仍相对较低。该分析有助于估算这些技术何时、通过何种生产路径能够实现经济盈利，从而为投资方向提供参考依据。
市场动态、关税以及详细的环境影响评估不在本次分析范围之内，将作为后续研究课题加以探讨。
本研究在 SHELTERED 研究项目框架内开展，由瑞士联邦能源局（SFOE）资助；同时也在 SFOE 的 SWEET 计划支持下，作为 reFuel.ch 联合体的一部分完成。
能源系统分析实验室隶属于 PSI 的两个研究中心：能源与环境科学中心，以及工程与核科学中心。
【信息来源：保罗·谢勒研究所 PSI／Carolyn Kerchof】 （期刊：Energy & Environmental Science）