Убедительные доводы в пользу биореактивного топлива

Джесс Хьюитт и Джонатан Льюис, Ли Энтерпрайзис Консалтинг

Специально для Дайджеста

В последнее время Biojet часто упоминается в новостях: один перевозчик за другим объявляют об испытательном полете. Но широкого использования большинством авиакомпаний, похоже, не происходит. Почему? Давайте рассмотрим ситуацию с Biojet и определим ее реальный статус на сегодняшнем рынке реактивного топлива.

Многие люди сбиты с толку термином «биореактивный двигатель» и многими другими терминами, используемыми для описания этого «нового топлива». Существует стандартная спецификация, которая описывает этот продукт. Турбинное (реактивное) топливо подпадает под действие стандарта Американского общества по испытанию материалов (ASTM) D-7566. Собственно название этой спецификации: «Стандартная спецификация на авиационное турбинное топливо, содержащее синтезированные углеводороды». В частности, D-7566 относится к двум типам авиационного турбинного топлива: «Jet A» и «Jet A1». (Обратите внимание, что существует несколько различных видов топлива для авиационных турбин (например, «Jet B»), из которых только два из вышеперечисленных).

Стандарт ASTM ориентирован на синтезированные углеводороды, и не все синтезированные углеводороды можно считать топливом для «биореактивных» или «возобновляемых реактивных двигателей (RJ)». Спецификация позволяет синтезировать углеводороды, произведенные из возобновляемых, а также невозобновляемых видов сырья, таких как природный газ и уголь, оба из которых являются ископаемыми видами топлива. Существуют также различные производственные процессы, включая, но не ограничиваясь: переработку Фишера-Тропша [F-T] и переработку гидроочищенных сложных эфиров и жирных кислот [HEFA]. Существует также алкоголь для реактивных самолетов (ATJ). Все они производят синтезированные углеводороды для авиационного турбинного топлива.

В Разделе 6 – «Материалы и производство» – Стандарт указывает, что максимальное соотношение компонентов смеси petrojet и biojet составляет 50/50:

«6.1.1 Обычные компоненты смеси или топливо Jet A или Jet A-1, сертифицированное по Спецификации D 1655; с содержанием до 50 % по объему синтетического компонента смеси, определенного в Приложении A1».

Большинство, если не все, авиакомпании, тестирующие или использующие biojet, решили смешивать при гораздо более высоких соотношениях petrojet и biojet.

Компания Gulf Hydrocarbon работала с авиаперевозчиками и поставщиками реактивного топлива, чтобы определить оптимальное процентное содержание смеси и определить, как реализовать максимальные экономические выгоды от использования биореактивных двигателей.

В целом биореактивными могут считаться «синтезированные углеводороды из возобновляемых источников», таких как биомасса, или продукты, произведенные из биомассы. Сырье может включать органические масла растений и животных, а также газифицированную биомассу. Важно отметить, что большинство возобновляемых синтезированных углеводородов (топлива для биореактивных двигателей) подпадают под действие D-7566, Приложения 2 и 5.

ПРЕИМУЩЕСТВА БИОРЕАКТИВНОГО ТОПЛИВА

Топливо для биореактивных двигателей имеет ряд преимуществ по сравнению с бензиновым топливом для реактивных двигателей:

1. Когда биореактивное топливо используется для авиации, выбросы парниковых газов (ПГ) могут быть снижены на 90% по сравнению с нефтереактивным топливом, что является огромным преимуществом для окружающей среды. (НРЕЛ)
2. Biojet, как правило, имеет значительно более высокую «чистую теплоту сгорания» — еще один способ сказать, что топливо имеет более высокую плотность энергии. Вот что ASTM D-7566 говорит о чистой теплоте сгорания:

«X1.5.2 Чистая теплота сгорания — Конструкция самолетов и двигателей основана на преобразовании тепла в механическую энергию. Чистая теплота сгорания дает информацию о количестве энергии, получаемой из данного топлива для выполнения полезной работы; в данном случае мощность. Конструкция и эксплуатация самолета зависят от наличия определенного заранее определенного минимального количества энергии в виде тепла. Следовательно, снижение тепловой энергии ниже этого минимума сопровождается увеличением расхода топлива с соответствующей потерей запаса хода. Поэтому в эту спецификацию включено минимальное требование к чистой теплоте сгорания».

Следовательно, мы можем заключить, что верно и обратное, т. е. увеличение тепловой энергии выше этого минимума сопровождается уменьшением расхода топлива с соответствующим увеличением запаса хода.Более того, меньшее количество топлива означает меньший вес топлива, что позволяет более выгодно (увеличивать) использование полезной нагрузки/ZFW. Таким образом, мы можем сразу увидеть финансовую выгоду от дальнейшего движения с меньшим расходом топлива.

1. Возобновляемое топливо для реактивных двигателей в соответствии со Стандартом возобновляемого топлива (RFS) имеет право на кредиты RIN, которые значительно влияют на расходы на топливо.

НЕДОСТАТКИ БИОРЕАКТИВНОГО ТОПЛИВА

Существуют недостатки использования биореактивного топлива (или любого реактивного топлива, содержащего синтезированные углеводороды), в основном связанные с логистикой, связанной с его использованием:

1. Большинство синтетических углеводородов производится в относительно небольших количествах и представляет собой очень небольшое количество по сравнению с их аналогами для нефтяных реактивных двигателей. Например, Diamond Green указывает, что их предприятие в Сент-Чарльзе в Луизиане может производить около 275 млн галлонов возобновляемого дизельного топлива (RD)/реактивного двигателя в год. Напротив, обратите внимание, что нефтеперерабатывающий завод Valero в Хьюстоне (по большинству стандартов «завод среднего размера») имеет ежедневную пропускную способность 235 000 баррелей, что, вообще говоря, составляет около 3,29 мм галлонов. в день нефтедизельного и нефтереактивного топлива.

Чтобы представить приведенные выше цифры в правильном свете, обратите внимание, что только американские авиакомпании потребляли 17,3 л. миллиард галлонов реактивного топлива в 2017 году, при этом мировое потребление составляет около 90 миллиардов галлонов. В разбивке это показывает, что потребление топлива авиакомпаниями США составляет в среднем около 47 миллионов галлонов в день. Таким образом, даже если бы весь его ежедневный объем производства составлял топливо для реактивных двигателей, нефтеперерабатывающий завод, подобный заводу Valero, мог бы производить только около 7% ежедневного потребления авиакомпаний, а завод Diamond Green — скорее 2%. Конечно, при максимальных процентах смешивания эти количества удвоятся, но это будет означать равное использование петроджета и биоджета. При максимальном процентном соотношении смеси 50/50 нам потребуется более тридцати заводов с производительностью, аналогичной заводу «Зеленый бриллиант», а по состоянию на 24 октября 2018 года их было всего три.

1. Следующий вопрос – транспортировка нового биореактивного топлива.Даже в незначительных количествах топливо для биореактивных двигателей необходимо транспортировать в топливные хранилища аэропортов. В случае с нефтью практически все крупные аэропорты имеют доступ к трубопроводу. Таким образом, нефтеперерабатывающие заводы могут просто закачивать топливо для нефтереактивных двигателей в различные трубопроводы для доставки в аэропорты по всей стране. На сегодняшний день это самый экономичный способ транспортировки топлива. Но многие, если не все производители биоструйных двигателей расположены близко к источникам сырья, поскольку гораздо более рентабельно транспортировать товар с наивысшей плотностью энергии; то есть биореактивное топливо. Часто эти производственные мощности по производству биореактивных двигателей находятся далеко от трубопроводов и другой нефтяной инфраструктуры, что требует транспортировки их автомобильным, железнодорожным или морским транспортом (в порядке убывания транспортных расходов). При хорошем доступе и необходимой инфраструктуре загрузка железнодорожных вагонов и судов относительно эффективна. Но грузовики — это отдельная история. Обычно большая дорожная автоцистерна может перевозить около 7500 галлонов (в зависимости от плотности перевозимого топлива). Таким образом, если бы у него не было доступа к железной дороге, морскому порту или трубопроводу, даже таким объектам, как Diamond Green, потребовалось бы более 106 грузовиков в день для перевозки топлива. Логистический кошмар и инфраструктура, необходимая для заправки 106 грузовиков в день, будут непосильными.

Основным препятствием для доступа к трубопроводу, вероятно, будет получение разрешения на транспортировку биореактивного топлива по трубопроводу. Несмотря на то, что сегодня биореактивные двигатели получили гораздо более широкое признание, по-прежнему существует необходимость доказать, что молекулы биореактивных двигателей такие же, как и молекулы нефтереактивных двигателей. Эта же проблема может возникнуть и в аэропортах, поскольку во многих сообществах аэропортов, занимающихся топливом, биореактивные двигатели все еще могут рассматриваться как «загрязняющие вещества». (Biojet имеет свой собственный стандарт топлива ASTM, поскольку гарантии на авиационные двигатели основаны на спецификациях топлива ASTM). Если гарантия на топливо D-7566 прямо не распространяется, авиакомпания, скорее всего, не захочет рисковать возможным аннулированием гарантии при использовании этого биореактивного двигателя.

1. Последним и самым большим препятствием для широкого коммерческого использования биореактивных двигателей является цена. Авиакомпании особенно уязвимы к ценам на топливо. В январе 2019 года спотовая цена [нефтяного] реактивного топлива на побережье Мексиканского залива в среднем составляла 1,79 доллара за галлон. На момент написания этой статьи (вторая неделя марта 2019 г.) цена составляет 1,92 доллара США, что на 0,13 доллара США за галлон больше. При среднем расходе топлива 2900 галлонов в час и 4000 часов налета в год увеличение стоимости топлива за один год составляет более 1,5 млн. долларов США для одного самолета. На прошлой неделе топливо для нефтяных реактивных двигателей продавалось примерно по 1,86 доллара за галлон. Yellow Grease (обычное возобновляемое сырье из биомассы для производства RJ) продавалось примерно по той же цене до производства и переработки в топливо для биореактивных двигателей. (По оценке NREL производственные затраты составляют около 5 долларов за галлон.)

КАК BIOJET МОЖЕТ КОНКУРИРОВАТЬ?

Сможет ли когда-нибудь biojet конкурировать с petrojet в экономическом плане? Зачем любому перевозчику платить больше за вариант с биореактивным двигателем? Первая часть ответа заключается в RIN (кредит на смешивание транспортных топлив). Biojet (как и возобновляемое дизельное топливо) может претендовать на RIN возобновляемого топлива, не содержащего эфир, со значениями эквивалентности 1,6–1,7. С сегодняшним RIN для целлюлозного топлива около 1,80 доллара США, галлон этого топлива может претендовать на общий [денежный] кредит в размере 3,06 доллара США. Кроме того, если топливо имеет право на кредиты CARB LCFS, в зависимости от плотности энергии топлива и сокращения выбросов CO2, при сегодняшней цене LCFS около 192 долларов США, biojet может претендовать на еще один кредит в размере 0,99 долларов США за галлон. Теперь, даже по цене 5 долларов за галлон, биореактивный двигатель становится гораздо более интересным при его чистой стоимости 0,95 доллара за галлон, особенно с учетом увеличения дальности полета и полезной нагрузки при меньшем общем расходе топлива.

Вторая часть ответа связана с улучшенными эксплуатационными характеристиками топлива с повышенной плотностью энергии. Больше энергии на килограмм означает меньший вес топлива и больше возможностей для оплаты пассажиров или груза.

Взятые вместе, преимущества использования биореактивного топлива неоспоримы, особенно сегодня, когда цены на оба вида топлива практически равны, и в эпоху, когда авиакомпании вынуждены доходить до точки, когда каждая отдельная услуга требует дополнительных затрат, преимущества биореактивного топлива может оказать очень положительное влияние на операционные расходы.

Biojet — это топливо будущего, и есть специалисты, готовые работать с перевозчиками и производителями двигателей, чтобы определить оптимальное процентное содержание смеси для оптимальной производительности и максимальных экономических преимуществ.

Об авторах: Джесс Хьюитт и Джонатан Льюис являются независимыми консультантами и членами Lee Enterprises Consulting Group. Хьюитт является президентом и главным исполнительным директором компании Gulf Hydrocarbon, а Льюис — техническим сотрудником компании Gulf Hydrocarbon. Мнения, выраженные здесь, принадлежат авторам и не обязательно отражают мнение Lee Enterprises Consulting.

Lee Enterprises Consulting — ведущая в мире консалтинговая группа в области биоэкономики, в которой работают более 100 высококвалифицированных экспертов во всех этих областях. Мы можем помочь выставочным клиентам получить максимальные преимущества с точки зрения производительности и экономичности от биореактивного топлива, которое на первый взгляд кажется более дорогим. Взгляни на наши эксперты а также услуги, которые мы предоставляем. Для небольших проектов у нас есть подходящий специалист. В более крупных проектах у нас есть преимущество в том, что мы собираем междисциплинарные команды с полным спектром услуг с одним контактным лицом. Позвоните нам по телефону 1+ (501) 833-8511 или Эл. адрес нас для получения дополнительной информации.