永續航空燃料國際應用趨勢之初探

鄔德傳（交通部運輸研究所研究員）

 

【關鍵字】永續航空燃料、國際航業空碳抵換與減量計畫

 

巴黎協議於2016年11月生效後，迄今多數國家與地區已擬定長遠淨零碳排放相關政策。在空運部分，國際民航組織（International Civil Aviation Organization, ICAO）、航空運輸行動組織（Air Transportation Action Group, ATAG）及歐美地區近期已正式將使用永續航空燃料（Sustainable aviation fuel, SAF）視為航空業達成淨零排放之重要方式。本研究蒐集國際間永續航空燃料之技術發展與未來趨勢，並蒐整主要國家與地區永續航空燃料應用情形與相關推動政策，據以提出台灣航空業未來推動永續航空燃料之建議，期做為機場管理單位與國籍航空業者未來應用之參考。

 

一、永續航空燃料之定義、生產技術與趨勢

 

1、定義與生產技術

 

國際民航組織標準與建議措施（Standards and Recommended Practices, SARPs）第16號附約第4卷（Annex 16 Volume IV）將永續航空燃料定義為符合「國際航業空碳抵換與減量計畫（Carbon Offset and Reduction Scheme for International Aviation, CORSIA）」永續準則（CORSIA Sustainability Criteria）的可再生或源自廢棄物的航空燃料。國際航空運輸協會（International Air Transportation Association, IATA）認為永續航空燃料包含（1）永續：以符合經濟、社會與環境方式，可持續與重複再利用的資源，並藉此可避免自然資源枯竭；（2）可替代傳統航空燃料：從食用油、植物油、城市垃圾、廢氣及農業殘留物等原料加工製成的航空燃料；（3）燃料：符合商用飛機相關技術與認證規定的航空燃料等3項關鍵要素。

由國際民航組織及國際航空運輸協會資料顯示，永續航空燃料技術認證為美國材料和試驗協會（American Society for Testing and Materials International, ASTM）D7566。圖1、2及表1為永續航空燃料生產技術之發展及其測試與認證流程，由圖表知，目前已有A1～A7等7項生產技術取得ASTM D7566認證，可與傳統航空燃料混合後應用於噴射機之燃料，生產原料包含回收生活廢棄物與殘渣、生物物質、糖、油等（如圖3、表1）。

 

 

 

 

表1  永續航空燃料生產技術彙整

編號	轉換技術	技術全名	原料來源	技術採用之生產商	ASTM批准時間	目前混合比例上限
A1	FT-SPK	費托合成煤油（Fischer-Tropsch synthesized paraffinic kerosene）	林業殘留物、草、城市固體廢棄物等生物質	–	2009	50%
A2	HEFA-SPK	加氫處理酯類及脂肪酸合成煤油（Synthesized paraffinic kerosene from hydroprocessed esters and fatty acids）	使用過食用油、廢棄動物脂肪、藻類等	World Energy/ Neste/  SkyNRG/  Phillips 66/ Marathon/Gron/ Diamond Green/ AIC等	2011	50%
A3	SIP	合成異構煤油（Synthesized iso-paraffins from hydroprocessed fermented sugars）	含糖類之生物質	Amyris/ Total	2014	10%
A4	SPK/A	含芳香族合成煤油（SPK with Aromatics）	城市固體廢棄物、農業廢棄物、林業殘留物、能源作物等	Gevo/ Cobalt/ Honeywell UOP/ Lanzatech/ Swedish Biofuels/ Byogy​	2015	50%
A5	ATJ	醇轉化合成煤油（Alcohol-to-Jet）	農業廢棄物	Gevo, Cobalt/ Honeywell UOP/ Lanzatech, Swedish Biofuels/ Byogy​	2016	50%
A6	CHJ	催化水熱解航空燃料（Catalytic hydrothermolysis jet fuel）	植物油、廢棄油、藻油、大豆油等含三酸甘油酯物質	ARA/ Euglena	2020	50%
A7	HC-HEFA-SPK	加氫處理碳氫化合物、酯類及脂肪酸合成煤油（Synthesized paraffinic kerosene from hydrocarbon-hydroprocessed esters and fatty acids）	藻類	IHI World	2020	10%

資料來源：ICAO、IATA、ATAG及本研究整理。

 

 

2、發展趨勢

 

國際民航組織2016年第39屆會員大會正式推動「國際航業空碳抵換與減量計畫（CORSIA）」，及2017年第2屆ICAO航空與替代燃料會議，確認永續航空燃料之推動遠景，航空公司使用永續航空燃料可視為已執行減碳作業，無須再付額外費用做碳抵換。此外，航空運輸行動組織2021年修正因應氣候變遷目標，將2050年目標由原訂實現減半碳排放（以2005年為基期），調整為實現淨零排放，俾利與巴黎協定一致，並確認永續航空燃料為最有前景減少碳排方式之一，由情境分析預測2050年將貢獻全球約53%～71%的減碳量（如圖4）。圖5、6為國際航空運輸協會預測近期航空永續燃料應用情形及未來市場需求，由圖知，2021年已有7種取得認證的製造技術，36萬航班使用永續航空燃料，36個國家推出相關政策，且市場需求量將由目前每年1億公升，至2050年可達4,490億公升。

 

圖4  2050年航空業實現二氧化碳淨零排放路徑圖（資料來源：ATAG。）

 

 

 

 

 

永續航空燃料目前生產與供應商多分布於歐美地區，推廣上受到車用永續燃料市場與價格的競爭，爰供應量較少且價格較傳統航空燃油高，依據國際可再生能源機構（International Renewable Energy Agency, IRENA）統計，不同永續航空燃料生產技術與原料來源之近期銷售價格分別為：HEFA-SPK約721～2,360美元／公噸，ATJ約736～4,130美元／公噸，SIP約5,664～7,552美元／公噸。然在各國與地區推動淨零碳排放相關政策，世界經濟論壇（World Economic Forum, WEF）預測未來30年永續航空燃料生產成本將持續下降（如圖7）。爰此，在政策推動，生產技術持續發展及生產成本降低，將有助永續航空燃料之推廣應用。

 

 

 

二、國際應用趨勢

 

由文獻回顧可知隨著國際永續航空燃料製造技術發展及航空業邁向2050年淨零碳排放之目標，永續航空燃料將扮演關鍵角色，本研究蒐整全球先進國家及地區相關應用趨勢，俾供台灣航空業及機場營運單位參考。

 

1、歐洲

 

由歐盟執委會（European Commission）資料顯示，目前永續航空燃料使用量僅占航空燃料總量0.05%，如果沒有更進一步的監管或政策規範，預計2050年使用比例將僅增至2.8%，然而為達成歐洲航空業淨零目標使用比例需增至83%。爰此，歐盟執行委員會2020年提出ReFuelEU Aviation（已完成草案公告，目前為公眾諮詢及委員會評估階段），期藉此刺激永續航空燃料使用量的增長，相關措施包含：永續航空燃料與傳統石化航空燃料混合比例隨時間而逐步增加之強制性規定，及提供生產獎勵等措施。另歐盟排放交易系統（EU ETS）鼓勵飛機營運商使用符合歐盟可再生能源指令（Renewable Energy Directive, RED）中定義永續航空燃料，並將其認定為零碳排放，即使用永續航空燃料可減少飛機營運商報告的碳排放量，以及所需購買ETS配額數量，藉此提供飛機營運商使用永續航空燃料代替傳統航空燃料之誘因。

歐洲航空公司協會（A4E）已簽署2050年實現二氧化碳淨零排放之目標，並呼籲永續航空燃料之使用量可在2030年增加到占航空燃料總量的6%，2050年增加到83%。此外，協會也呼籲提升歐洲永續航空燃料生產能力，同時希望能提供業者獲得更佳融資、貸款、補助，及取得生產原料等協助。

漢莎集團目前是歐洲永續航空燃料採購量最大者，2021年11月表示未來3年將投入2億5千萬美元購買永續航空燃料。另機場部分依據國際民航組織統計資料顯示（如圖8），全球目前分別有47、24座機場可持續、批量供應永續航空燃料，其中歐洲分別有24、16座機場可持續、批量（非定期）供應永續航空燃料。

 

 

另，英國雖已於2020年1月正式脫離歐盟。然2021年6月正式提出航空業中期減碳目標，做為該國持續朝向2050年淨零碳排之重要里程碑。此目標分別為2030年碳排放量將較2019年淨排放減少15%，2040年碳排放量將較2019年淨排放減少40%。圖9為英國航空業脫碳規劃路徑圖，由圖知，永續航空燃料、永久性除碳、新低碳與零碳技術（例如：電動與氫動力飛機），將是達成目標的關鍵方式。

 

隨著美國及其他國家制訂支持創新與新燃料技術發展相關政策，英國為了確保持續在航空業脫碳維持世界領先地位，於2022年提出永續航空燃料產業政策，包含價格支持，使其商業化。預期到2030年代中期，英國將有14家工廠從家庭與工業廢棄物中生產永續燃料，以協助英國2050年航空排放量可減少32%。

 

2、美國

 

依據國際民航組織統計資料（如圖8）顯示，美國分別有21、5座機場可持續、批量供應永續航空燃料，為全球僅次於歐洲地區機場可供應永續空燃料者。圖10為美國聯邦航空總署（FAA）統計近年美國機場供應永續航空燃料情形，由圖知，永續航空燃料需求逐年提升，2021年預估可達505萬加侖。

 

2021年9月美國總統拜登公布新氣候變遷政策目標，其中針對永續航空燃料，拜登政府的作法與歐洲目前策略不同，歐洲目前主要係規範要求逐步增加永續航空燃料與石化航空燃料混合比例，美國則將提升生產能力與技術，目標到2030年，每年可生產30億加侖永續航空燃料（2020年約450萬加侖），2050年永續航空燃料將完全取代傳統燃料。另在此政策目標下，美國交通部、能源部和農業部將共同發展永續燃料、建立相關基礎設施，並鼓勵原料生產，且政府亦推動相關的稅務優惠政策，例如：永續燃料產生的溫室氣體排放量至少減少50%，就可以有稅賦減免的優惠。

聯邦航空總署與民用航空替代燃料倡議（Commercial Aviation Alternative Fuels Initiative）、美國材料和試驗協會（American Society for Testing and Materials International, ASTM）及國際民航組織等公私部門共同合作發展永續航空燃料，持續補助相關研發計畫，範圍包含：進行超過當前50%混合比例限制之永續航空燃料測試，透過供應鏈分析確定有效降低永續航空燃料生產成本，及量化永續航空燃料對非揮發性顆粒排放之影響與評估其他非減碳效益等，俾利加速永續航空燃料的發展。

美國航空協會（Airlines for America, A4A）主席兼執行長卡里奧（Nicholas Calio）表示，航空公司認同政府政策，協會與成員正努力採取行動與政府合作，希望能如期實現此願景。

 

3、亞太地區（2021年8月）

 

亞太地區相較歐美地區永續航空燃料應用情形較少，依據國際民航組織統計資料（如圖8）顯示，僅有日本成田與羽田機場持續供應永續航空燃料，新加坡樟宜機場及澳洲布里斯機場僅可批次供應永續航空燃料。目前亞太地區永續航空燃料發展與應用情形分述如下：

 

（1）日本

 

主要由航空公司持續進行永續航空燃料試驗，以測試各種燃料來源與技術，而這些測試在疫情期間也一直在持續進行。例如：日本日航及全日空與日本新能源公司及工業技術發展組織共同合作，於2021年6月使用生質燃料進行示範飛行，主要希望藉此通過並滿足新的國際燃料標準。

 

（2）南韓

 

大韓航空與現代石油銀行煉油公司達成協議，持續推動永續航空燃料的製造與使用，雙方於2021年6月30日簽署合作備忘錄，大韓航空將向現代煉油公司購買生質燃料，現代煉油公司將建造永續航空燃料製造工廠，並進行相關研究。此外，期透過此合作讓社會瞭解永續航空燃料，同時可與政府當局討論，以協助制定相關標準和法規。

 

（3）新加坡

 

新加坡政府2021年8月啟動可行性研究計畫，針對在地原料可用性、製造成本與生命週期等進行評估，俾利評估新加坡永續航空燃料可在地進行製造之原料與技術組合。另2021年11月，新加坡民航局（CAAS）與新加坡航空（SIA）與淡馬錫控股公司合作，從2022年起展開為期1年的永續航空燃料領航計畫，邀請相關業者提出供應樟宜機場航空混合燃料之專案計畫。新加坡民航局長韓國元（Han Kok Juan）表示，透過此計畫將提供有關端點到端點成本組成、成本回收的潛在定價結構及支持永續航空燃料部署的未來政策考量。

業者部分，新航對於使用永續航空燃料一直採取謹慎態度，直到2017年才在新加坡－舊金山定期航線使用永續航空燃料之混合燃料。2020年與瑞典機場管理公司Swedavia合作，在斯德哥爾摩－莫斯科航線使用永續航空燃料之混合燃料。透過新加坡政府的試辦計畫，將使新航能更大規模規劃相關營運與後勤問題，甚至可能以更具競爭力價格獲得永續航空燃料。另樟宜機場集團亦進行永續航空燃料研究，以做為實現2030年綠色計畫之一部分，並期望成為新加坡供應與銷售商業航空永續燃料推動者之一。此外，2022年3月殼牌公司宣布成為新加坡樟宜機場首家提供永續航空燃料的供應商，規劃將替新加坡完成設施升級，讓新加坡可進行永續航空燃料與傳統航空燃油混合作業。第一批永續航空燃料是在歐洲調配，以測試與驗證殼牌公司在亞洲建立永續航空燃料的供應品質。通過驗證後，未來將在新加坡工廠直接進行混合作業。殼牌航空全球總裁托施卡（Jan Toschka）表示，透過此次合作，展現公司可加速推動亞洲使用航空永續燃料的範例，並希望成為這個重要市場持續發展的領導者，且已在新加坡殼牌能源與化學品園區，推動永續航空燃料設施建設計畫，規劃每年可生產55萬噸低碳燃油，其中包含永續航空燃油，然本計畫尚待最終投資決定。樟宜機場表示，永續航空燃料是開啟未來航空旅行業更永續發展的關鍵之一，將致力於與航空公司、利害關係者及政府合作，採用永續航空燃料，俾利推動樟宜機場成為永續航空樞紐。

 

（4）印度

 

印度為世界第3大國內航空市場，預計未來年成長率9%，採用永續航空燃料為實現印度2070年淨零碳排放的關鍵因素。

印度GMR機場集團、巴黎機場集團（Groupe ADP）、空中巴士、Axens集團、Safranto公司2022年共同簽屬合作備忘錄，將在印度進行聯合研究，目的是了解與評估印度永續航空燃料之需求、供應、基礎設施、物流系統等項目的挑戰與機會，並為永續航空燃料生產商在地生產與推動一商業案例做準備。

印度GMR機場集團表示，考量永續航空燃料未來在航空部門將發揮關鍵角色，因此需進行評估印度機場的需求、原料可用性、燃料生產技術、物流系統、機場基礎設施規劃等。此外，此聯合研究內容亦包含檢視現行法規，提出修法建議，為印度未來推動永續航空燃料奠基。

 

（5）台灣

 

台灣永續航空燃料之應用，主要為華航於2017年12月第10架A350新機飛渡回台時，於法國添加永續航空燃油。另宣布自2021年起持續引進新世代節能客機A321neo全機隊交機之飛渡作業承諾添加10%永續航空燃料。

 

三、結論與建議

 

國際民航組織、航空運輸行動組織及歐美地區已將使用永續航空燃料視為重要減少碳排方式。歐美地區已有許多機場可供應永續航空燃料，且由政府領航推動相關政策，以協助與推動永續航空燃料之發展與應用。另亞洲地區目前永續航空燃料發展與應用情形不若歐美地區，然新加坡已由政府主導與業者響應之方式，印度與南韓則由業者推動，啟動相關試辦計畫，俾利未來永續航空燃料之布局。建議台灣的機場管理單位與國籍航空業者可共同合作，進行相關可行性研究之先導計畫，俾利了解適合台灣在地生產之原料與技術可行性，在地進行傳統航空燃油與永續生質燃油混合作業之可行性、供應鏈與機場關鍵基礎設施之布局、法規調適等，俾利台灣航空業推動永續航空燃料應用之推動，有助朝向航空業淨零碳排放之國際趨勢。

 

 

參考文獻

 

1. ICAO, Sustainable Aviation Fuels (SAF), official website: https://www.icao.int/environmental-protection/pages/SAF.aspx, 2022.
2. IATA, Developing Sustainable Aviation Fuel (SAF), official website: https://www. https://www.iata.org/en/programs/environment/sustainable-aviation-fuels, 2022.
3. ATAG, Waypoint 2050, 2021.
4. ICAO, Second ICAO Conference on Aviation and Alternative Fuels (CAAF2), official website: https://www.icao.int/Meetings/CAAF2/Pages/Documentation.aspx, 2022.
5. IRENA, Reaching zero biojet fuels, 2021.
6. World Economic Forum, Guidelines for a Sustainable Aviation Fuel Blending Mandate in Europe, 2021.
7. European Commission, Sustainable aviation fuels – ReFuelEU Aviation, official website: https://ec.europa.eu/info/law/better-regulation/have-your-say/initiatives/12303-Sustainable-aviation-fuels-ReFuelEU-Aviation_en.
8. EASA, Policy actions, official website: https://www.easa.europa.eu/eaer/topics/sustainable-aviation-fuels/policy-actions.
9. FAA, Sustainable Aviation Fuels-Update to FAA REDACE&E Subcommittee, 2022.
10. 鉅亨網，華航獲評國際碳揭露領導企業A321neo全機隊使用永續燃油飛渡，2022年。
11. 交通部運輸研究所，2021年4月國際空運期刊研究會，2021年。
12. 交通部運輸研究所，2021年7月國際空運期刊研究會，2021年。
13. 交通部運輸研究所，2021年8月國際空運期刊研究會，2021年。
14. 交通部運輸研究所，2022年3月國際空運期刊研究會，2022年。
15. 交通部運輸研究所，2022年4月國際空運期刊研究會，2022年。