燃油車的最後救星？e-Fuels是什麼

當前，全球能源體系對化石燃料的依賴嚴重，導致溫室氣體排放持續增加。交通領域佔全球CO₂排放的25%，且90%以上依賴石油產品。現有的可再生能源（風能、太陽能）在交通部門的應用有限，需要轉化為便攜性更高的能源載體。

e-Fuels是指利用可再生電力（風能、太陽能、水電或其他零碳/低碳電力）通過電解水製取綠色氫氣（Green Hydrogen），再配合來自二氧化碳捕集（CO₂ Capture）或可生物質等碳源，經過合成工藝生產出各種液體或氣體燃料。e-Fuels（合成燃料）的原料往往包括「綠色氫氣」和來源於大氣或生物質排放的 CO₂，如果整個生產過程所用的能量來自可再生能源（風能、太陽能、水電等），那麼燃料使用時排放的二氧化碳與前端捕集到的二氧化碳可以實現環閉循環，不會新增化石碳排放，理論上實現「接近零碳」或「凈零排放」的目標。

這些燃料在性質和使用方式上與常規化石燃料類似，改動現有車輛、加油站管線和儲罐的幅度相對較小。這對於仍有大量內燃機車隊存量的地區，具有現實可行性。內燃機在某些應用場景（如航運航空、重載卡車、非道路機械、部分特種車輛等）依然擁有不可替代的優勢或難以快速轉型。e-Fuels 的出現為這些領域提供了一條過渡或長期可行的減碳路徑，使得內燃機技術可以「苟延殘喘」甚至在減碳時代繼續存在。同時，e-Fuels 作為液體或高能氣體燃料，能量密度與傳統化石燃料相當，且儲運方式成熟，對於跨季節或長距離的能源儲備具備優勢。

e-Fuels 的主要生產技術路線

綠色氫氣製取

電解水制氫：利用可再生電力對水進行電解，得到氫氣（H₂）。目前主流技術包括鹼性電解（Alkaline Electrolysis, AWE）、質子交換膜電解（PEM）和固體氧化物電解（SOE）。隨著電解槽技術的提高、規模化帶來成本下降以及可再生能源的快速發展，綠色氫氣的成本正逐步下降。

生物質熱解或氣化制氫：雖然並非最主要的「e」路線，但部分場景也可以通過生物質氣化來獲得氫氣，並結合可再生能源供電實現低碳化。

CO₂ 捕集

直接空氣捕集（DAC, Direct Air Capture）：從空氣中分離出低濃度的CO₂，通過吸附或化學溶液吸收等技術實現。DAC 技術正處於商業化的早期階段，能耗和成本偏高，但未來規模化可進一步降低成本。

點源捕集（Point Source Capture）：從工業排放或生物質燃燒排放中富集CO₂，此類捕集的CO₂ 濃度一般比大氣中更高，能耗和成本通常比DAC更低。

生物質來源 CO₂：例如對生物乙醇廠、沼氣廠排放的 CO₂ 進行捕集，可以實現碳中和甚至負排放（配合 BECCS 模式）。

燃料合成

Fischer-Tropsch（費托合成）：將合成氣（H₂ + CO 或H₂ + CO₂）在催化劑（常見為鐵或鈷基催化劑）條件下合成各種烴類，包括柴油、煤油、汽油組分等液體燃料。該技術工業化成熟，已有近百年歷史。

甲醇路線：H₂ 與 CO₂ 在催化劑和一定條件下合成甲醇（CH₃OH），然後可以將甲醇作為最終燃料，或進一步轉化為汽油、烯烴等。

合成甲烷（SNG）：H₂ 與 CO₂ 在催化劑下合成甲烷（CH₄），可直接併入天然氣管網，用於發電或燃料。

其他衍生物：包括氨（NH₃）合成（雖然氨並非含碳燃料，但亦可視作一種e-Fuel 載體），或DME（二甲醚）合成等。

市場現狀

預計未來5年，e-Fuels的市場佔有率可達10%，20年內有望達到30%，尤其在航空和航運領域。到本世紀末，當前正在建設的項目有能力滿足全球交通液體燃料需求的20%。

一些大型國際能源企業（如Shell、BP、Repsol等）與工程技術公司（如Siemens、HIF Global等）在全球範圍內開啟e-Fuels示範工廠，生產航空燃料或合成汽柴油。這些工廠目前產能通常在千噸至萬噸級別，尚未達到真正大規模商業化。

德國：Sunfire在國內推進e-Fuels技術研發，並在全球範圍內尋找低成本可再生電力來源建立生產基地。

智利：Haru Oni利用其北部阿塔卡馬沙漠強大太陽能與南部沿海風能進行制氫，年產75萬升e-Fuels。

挪威：Norsk e-Fuel計划到2030年生產2.5億升可持續航空燃料（SAF）。

瑞典：Hybrit通過氫氣生產無碳鋼鐵，減少高達95%的碳排放。

沙特、阿聯酋等中東國家也在利用豐富且日益廉價的太陽能資源發展綠色氫和衍生品的出口。

市場挑戰

由於生產鏈條長（制氫、CO₂ 捕集、合成工藝）且能耗高，當前 e-Fuels 成本顯著高於化石燃料。例如e-methanol的成本在66美元/GJ左右，而傳統汽油的成本僅為30美元/GJ以下。小規模示範項目的生產成本一般可達每升汽油當量 3~8 歐元（或更高），與市場化汽油、柴油相比缺乏經濟競爭力。

綠色氫製取成本

目前制氫佔據e-Fuels生產成本較大份額，PEM、鹼性等電解槽的資本成本在持續下降，效率有所提升，但要實現大規模、持續低成本的氫供給，還需要在可再生能源裝機、輸電基礎設施、電解槽製造規模化等方面取得突破。

未來若能夠將綠色氫的成本降至 1.5~2 美元/kg（或更低），將極大促進e-Fuels大規模產業化。

CO₂ 捕集的能耗與成本

直接空氣捕集技術具有「來源最廣泛但濃度最低、能耗高、成本高」等特點，若大規模依賴DAC，對電力和熱源的需求將很大；除非DAC成本顯著下降至 100~150 美元/噸CO₂ 或更低，否則 e-Fuels 難以大範圍普及。

對點源或生物質排放源的CO₂ 捕集成本相對較低，但來源總量有限，且需確保碳源清潔或可持續。

合成工藝與催化技術

Fischer-Tropsch 等工藝雖成熟，但需高溫高壓操作，設備投資大、操作難度高，產物組成分布也需要進一步下游分離或加工。

甲醇合成路線相對簡單，但若要再將甲醇升級轉化成烯烴或汽柴油，需額外的工藝設備。

催化劑的壽命、選擇性及耐受性會影響最終經濟性；新型催化材料及工藝可能在未來進一步降低成本或提高產品品質。

能源效率與整體減排效果

e-Fuels整個鏈條（電解水→合成→燃燒）往往效率較低，相比直接使用電力或氫氣，多了中間轉化環節，能量損失明顯。

在需要高密度燃料、無法直接電氣化或使用氫燃料的場景，e-Fuels 依然具有獨特價值；但若有更直接的電氣化替代方式，往往效率更高，減排成本也更低。