"我们想把电子燃料从昂贵的小众产品，做成有竞争力的解决方案"
——Spark e-Fuels联合创始人Dr. Julia Bauer
Spark e-Fuels的德国柏林中试装置从今年年初开始稳定运行，用于生产合成气。9月9日，这家初创公司首次向政界、媒体和公众开放了这座工厂。
在采访中，联合创始人Dr. Julia Bauer谈到了团队在规划和放大装置过程中获得的经验，谈到了他们的技术如何能把电子燃料（e-Fuels）的生产成本降低约40%，也谈到了公司未来十年在电子燃料产业化中希望扮演的角色。
H2News：Bauer博士，Spark e-Fuels成立于2021年。当时是什么促使你们创业的？
Bauer：与其说是某个具体事件，不如说是我们对整个行业的一种观察。此前的电子燃料装置大多沿用石油和天然气行业的思路来设计，也就是追求全天候尽量均匀的能源供应。但这种模式跟风能、太阳能并不太契合，因为它们本身就会波动。与此同时，可再生电力又是电子燃料生产中最重要的成本因素之一。如果想让合成过程尽量连续运行，就必须在系统的其他环节把这些波动抵消掉。
很多装置的解决办法是使用储氢罐或其他缓冲设施。但这类设施可能占到投资成本的很大一部分，还会进一步推高生产成本。当时市场上并没有能够直接处理这些波动、而不是靠缓冲把波动完全"吸收"掉的工艺。Spark e-Fuels的想法正是从这个空白中诞生的。
公司使命
H2News：作为公司，你们的使命是什么？
Bauer：我们想把电子燃料从昂贵的小众产品，发展成那些难以直接电气化的行业能够负担的、有竞争力的解决方案。航空业的需求尤其明显：电池由于重量原因，很难用于长途飞行；氢气则因为体积能量密度低，需要对飞机和基础设施做出重大改动。因此，液态、高能量密度的燃料在很长一段时间内仍将扮演重要角色。
数字能说明这个缺口有多大：据国际航空运输协会（IATA，全球航空公司的行业协会）统计，2025年全球可持续航空燃料（SAF）产量约为190万吨；2026年预计约为240万吨，仍不到全球航煤消费量的1%。我们想缩小的，正是需求和实际产量之间的这个差距。
H2News：你们和曾在波士顿咨询公司（BCG）工作的Dr. Mathias Bösl，以及来自技术经济学领域的Dr. Arno Zimmermann一起创立了Spark e-Fuels。这个创始团队是怎么组建起来的？
Bauer：我们彼此认识，来自不同的职业背景，后来走到了一起：一位在柏林工业大学和麻省理工学院（MIT）做电子燃料相关研究，一位在工业界有多年化工工艺和装置建设经验，还有一位从战略咨询的角度看能源转型的经济性。第一次一起讨论这个话题时，我们很快意识到这三种视角非常互补。于是我们决定不只是讨论这个问题，而是一起动手解决它。
H2News：你刚才提到，三位创始人分别来自化学、企业咨询和技术经济学背景。这种跨学科的方式对你们技术的发展产生了怎样的影响？
Bauer：我们是从市场问题出发的，而不是从技术出发，这让整个技术开发都更聚焦。如果先在实验室优化某种反应器结构，之后再去看它是否划算，那是一种做法；我们的做法是让技术问题和经济问题从一开始就并行推进。每一个决定，我们都会同时考虑它对未来装置的投资成本、生产成本以及储氢需求意味着什么。这也是为什么，通过灵活工艺来降低储氢需求，从一开始就是我们研发的核心，而不是后来才加上去的成本优化项。
工艺：从CO2和H2到电子燃料
H2News：能否简单说明一下，你们的工艺从二氧化碳和氢气到最终电子燃料，包含哪些步骤？
Bauer：首先，可再生电力通过电解生成绿氢。二氧化碳——比如来自工业废气或其他点源——通过逆水煤气变换反应（RWGS）转化为一氧化碳（CO）。一氧化碳和氢气结合，生成合成气，再通过费托合成转化为液态碳氢化合物。由此产生的合成原油，可以进一步精炼，加工成可持续航空燃料，或者加工成类似石脑油的化工原料。
H2News：你们的专利技术和传统电子燃料生产工艺相比，区别在哪里？
Bauer：我们的技术切入点是RWGS这一步。传统的RWGS工艺通常在高温下运行，有些甚至明显超过850摄氏度，而且大多是为尽量稳态运行而设计的。氢气供应一旦波动，就可能影响转化率、温度控制和工艺效率。
我们的工艺则在750摄氏度以下运行，CO产率能明显超过90%，副产物很少，而且天生具备负荷灵活性。这样一来，RWGS工艺就能在很宽的负荷范围内运行，而不会明显损失CO产率或工艺稳定性。这也大幅降低了对大型储氢缓冲设施的需求，不再需要靠它来解耦电解和合成环节。同时，高CO产率和低副产物意味着后续的分离和循环利用需求也更小，从而简化了整条工艺链，提高了工艺效率。
负荷灵活性如何实现
H2News：你提到这是一种负荷灵活的技术。这种灵活性是如何实现的？
Bauer：电解槽本身已经具备较好的负荷灵活性，能应对波动的可再生能源。问题一直出在氢气和二氧化碳合成电子燃料这一步。我们专利工艺的关键在于：氢气和二氧化碳不需要同时处理，而是让反应步骤依次进行。这样一来，工艺就能更好地适应波动的氢气供应，也不需要很大的中间储罐。同时，高CO产率意味着需要循环的物料更少。这既简化了装置，也让整条工艺链更灵活。在中试装置上，我们已经验证了这种动态运行方式可以整合进整个工艺链——这是迈向工业化应用的重要一步。
H2News：你们的技术运行温度更低，循环流也更少。这对效率和成本分别带来了哪些好处？
Bauer：更低的运行温度能降低能耗，同时也能降低对材料和设备的要求。高CO产率还意味着，需要处理、压缩和循环的未反应气体更少。不过，更大的杠杆在于储氢环节：大型储氢设施可能占电子燃料装置投资成本的很大一部分。由于我们的工艺更灵活，在我们研究的情景中，所需储氢容量最多可以降低90%。综合来看，我们的测算显示，相比一个为连续运行设计的传统工艺，生产成本有望降低约40%。
航空之外的应用
H2News：除了航空业，你们还看好哪些行业或应用？
Bauer：化工行业的潜力也很大。在那里，碳不只是能源载体，更是重要的原料——比如目前很多基于石脑油生产的产品。这正是二氧化碳基碳氢化合物长期能发挥作用的地方。同时，很多化工生产装置也是为尽量恒定的运行条件设计的，所以灵活工艺在那里的重要性也在上升。我们目前的重点放在航空业，因为那里对可持续液态燃料的需求特别高，可替代的技术选项又不多。从长远看，我们的技术也可以延伸到化工领域的应用。
新一代RWGS技术
H2News：你们目前正在开发新一代RWGS技术，具体想改进什么？
Bauer：在实验室和中试装置中，我们已经证明这套工艺是可行的，即便在真实的负荷波动条件下也是如此。但放大到明显更大的规模时，流体行为、压力条件和材料要求都会发生变化——这些效应只有在这个规模下才会真正显现出来。新一代反应器正是为此而设计的：它要把中试阶段实现的"负荷灵活性+高产率"组合，成功转移到更接近工业规模的装置上，使其在那个规模下依然稳定、经济地运行。
H2News：从今年6月起，你们参与了Schwedt初创企业挑战赛。这个项目的目标是在当地落地可持续材料相关的试点项目。你们希望从中获得什么？
Bauer：Schwedt是一个典型的炼油厂所在地，本身正处于产业结构转型之中。这和我们的思路很契合——尽量在已有能源和工业基础设施的地方建厂，并和当地伙伴合作。我们最希望从这个项目中获得的，是与当地产业和科研伙伴的具体交流，比如在二氧化碳来源和选址问题上，从而为从概念走向真实开发环境积累重要经验。此外，和其他参赛的可持续材料及工艺行业初创企业交流也很有价值，因为它们中很多在新化工工艺放大过程中，面临的问题和我们很相似。
H2News：你们的示范装置的开发和规划工作，是和工业服务商Bilfinger SE合作完成的。从中获得了哪些经验？
Bauer：基于我们的工艺模拟和概念研究，Bilfinger负责了主要设备的工程设计，包括反应器、泵、容器、换热器和管道系统，并在此基础上形成了包含时间计划和成本估算的基础设计方案。其中一个关键发现，是RWGS环节的设计参数对整套装置经济性的影响：尤其是在向工业规模放大的过程中，我们发现压力和温度这类参数，会对RWGS环节乃至整个工艺的投资和运营成本产生决定性影响。运行条件的变化会影响设备尺寸、材料选择、热集成方案，进而影响整套装置的总成本。
另一个重要发现和反应器设计有关：在实验室里，一个反应器就够用；但到了装置规模，就需要多台反应器并联，轮流在不同反应步骤之间切换。这些扎实的数据，现在正是我们申请资助以及即将做出的示范装置投资决策的基础。
走向市场的挑战
H2News：在走向市场成熟的路上，你们还面临哪些主要挑战？
Bauer：从中试装置到示范装置，再到第一座商业化装置，这个过程需要好几年时间，也需要大量资金。这不只是我们一家公司面临的问题，而是整个行业的共性问题。在航空领域，还要满足严格的安全和适航认证标准，燃料才能真正投入使用。而且到最后，和化石航煤之间的成本差距依然存在，需要通过规模化和合适的选址来进一步缩小——也就是选择电价低、二氧化碳来源有保障、离管道、电网或港口等运输基础设施近的地方。
H2News：预计到2050年，全球可持续航空燃料（SAF）需求将增长到每年3.4亿吨。Spark e-Fuels在其中能扮演什么角色？
Bauer：不同研究给出的预测差异很大：有的预测到2050年约为3.4亿吨，安永（EY Corporate Solutions GmbH & Co. KG）2025年3月的一份分析则预计最高可达6亿吨，需要全球新建5000到7000座生产装置。至于最终哪个数字更准确，其实并不影响一个基本判断：目前的产量只是需求的一小部分。我们自己不建大型装置，而是把技术授权给项目开发商和EPC（工程、采购、施工）合作伙伴。我们的贡献在于，把二氧化碳转化的成本降下来，让更多这类项目在经济上真正可行，从而推动电子燃料产业的整体放量。
航空业碳中和还需什么
H2News：在你看来，实现航空业碳中和还需要什么？
Bauer：最需要的是速度，因为新燃料装置的开发周期很长，而与此同时，欧盟通过《ReFuelEU航空法规》已经设定了具有约束力的SAF配额，其中还专门为合成电子航空煤油设了子配额，未来几年会逐步提高。生物基SAF和电子基SAF未来必须相互补充，因为它们依赖的原料不同：生物质在地域和季节上都有限制，而二氧化碳和可再生能源原则上分布更广。此外，还需要电价低、二氧化碳供应有保障的选址，比如南欧，以及风力资源丰富的北德、英国或北欧地区。
十年后的愿景
H2News：十年后，你希望Spark e-Fuels处于什么位置？
Bauer：作为一家技术提供商和授权方，我们的工艺届时应该已经在多个合作伙伴的商业化装置中运行，最初集中在南欧和北欧，长期来看会走向全球。在百吨级的示范装置之后，我们计划到2030年建成第一座千吨级的商业化装置，目前已经在和多个国家的项目开发商接洽。十年后，我们希望自己的技术不再是产业链上的瓶颈，而是众多环节中的一块拼图，能够实实在在地缩小SAF需求和实际产量之间的差距。