減少交通部門的碳排放

隨著氣候變化的嚴重性和應對危機的重要性日益增加，它正在成為政策和文化的熱門話題，特別是作為以二氧化碳（CO）為代表的溫室氣體（GHGs）的排放被指出是導致氣候變化的原因，全球交通部門通過減少汽車中的二氧化碳來實現碳中和已成為一項緊迫的任務，因為汽車排放的溫室氣體總量處于全球的五分之一水平。總排放量 碳中和是指二氧化碳 (CO) 和甲烷 它是指在所有能源生產和消費過程中通過減少和進一步加工 (CH) 排放來消除凈排放的 Vet Zero 狀態。

在交通部門，正在努力通過應用各種技術來減少溫室氣體排放，并且正在集中精力分配在駕駛時不排放碳的電動汽車，通常是通過電氣化。有一種方法，但是大致可分為電動化，即使用以電池的電能為主要動力的電機，以及碳中和燃料，即可以直接使用現有的內燃機。

電氣化是通過將電能作為化學狀態的能量充入電池來驅動電機的動力裝置來實現的。氫電動汽車（FCEV），使用燃料電池驅動車輛。內燃機汽車采用碳中性燃料，不使用化石燃料，使用碳中性燃料，清潔合成燃料，用于現有車輛。理想的綠色交通供電場景示意圖見圖1）。

國際能源署發布的 Global EV Outook 預測，到 2030 年電動汽車供應率目標為 2.25 億輛。美國交通運輸市場，根據《2020 年度能源展望》，預計到 2050 年，使用電力的交通運輸市場將低于 5%，呈現出相反的前景。汽車工業，德國以清潔液體燃料和電力為基礎，分為兩個場景（PL、edrive），呈現未來汽車工業的動力源場景。在德國能源署提出的 edrive 場景中，盡管是電動汽車主要分布的場景，但評估了在能量密度高的地區無法通過電氣化進行電力轉換，并預測了 P 比非常高。

圖 1. 理想的綠色交通供電場景

用于碳中性燃料和碳中性

理想的交通部門路線圖

為了減少碳排放，需要考慮市場的多樣性和慣性，可見從能源安全的角度來看，保持動力源的多樣性很重要（生命周期分析或評價）來判斷生態友好性。電力技術的碳中和性能是通過溫室氣體排放的生命周期評估（CA）來判斷的。定期評估是一種分析和評估的方法，不僅是二氧化碳的量運行過程中的排放，以及燃料的生產、排放和回收，以及車輛的生產過程和處置。

就電動汽車而言，需要使用可再生能源或核能發電來消除發電過程中的碳排放，還必須利用可再生能源動力水解制氫，實現真正的碳中和動力技術。發動機和燃料電池）也必須使用可再生能源發電。從同樣的角度來看，使用可再生燃料進行碳中和顯示出幾乎不排放溫室氣體的性能。可再生能源主要有兩種類型燃料。它可以分為碳中性燃料（eFue）和生物燃料（biofue），它們是通過可再生能源使用電力的清潔合成燃料。為了解釋碳中性燃料，碳中性燃料的簡要概念圖<圖2>顯示

圖 2 碳中和燃料的概念和碳中和過程

為了生產碳中性燃料 (E-fue)，捕獲大氣中的二氧化碳或發電和工業過程中產生的高濃度二氧化碳。合成碳氫燃料需要氫氣。合成所需的氫氣來自可再生能源。它使用環保電力通過水分解過程產生。在這個過程中產生的氫被歸類為綠色氫，因為它只使用可再生能源。當車輛使用這種碳中和燃料運行時，二氧化碳會從車輛在運行過程中，但排放的二氧化碳被再次收集作為產生碳中和燃料的材料，捕獲的二氧化碳與氫氣合成再次產生碳。總之，碳中和燃料被歸類為碳中和技術從生命周期分析的角度來看，因為二氧化碳是循環再循環的。生物燃料也是一個類似的過程，有一個過度的概念

當通過可再生能源提供環保電力高于能源需求時，這種理想的交通電力場景是可能的。可見這是一項重大任務。那么，以韓國為例，交通部門如何實現碳中和？通過對碳排放影響相對較低的核電發電，并產生低碳排放影響的電力。在駕駛電動汽車的同時生產和應用碳中性燃料有望成為最有效的解決方案短期內實現碳中和。在碳中和燃料的情況下，它是CCUS（Carbon Capture Utilzation and Storage）技術的一部分，在捕獲碳和生產和利用碳中性燃料方面。如圖3），展示了CCUS碳循環技術的概念圖。

碳中性燃料不限于具有特定類型化學成分的燃料，但可以認為其主要優點是可以根據使用的地區和領域所需的燃料成分進行合成。特別是在這種情況下碳中性燃料，現有的化石燃料 與二氧化碳不同，由于可以合成不含芳烴 (PAH) 和二氧化碳的燃料，因此它具有減少有害廢氣的潛力并獲得相對較高的熱效率除了碳中和之外，主要原因是在需要高能量密度/功率密度的領域，通過能量密度相對較低的電池進行電氣化無法實現碳中和。

交通部門的能源消耗占能源密度較高地區能源消耗的一半以上，考慮到這一點，高能量密度地區的碳中和并不是交通部門完全碳中和的必要條件。缺陷是可以預測的因此，可以看出，CCUS技術的一部分，可以合成和利用二氧化碳和氫氣的碳中和燃料的技術開發和推廣，是實現交通領域碳中和的必要條件。

圖 3. CCUS 碳中和技術（碳循環技術）

碳中和運輸動力用能源確保戰略

因此，對能源進口的觀點也需要考慮。《圖4》同時標注了PL的代表燃料甲醇、氫和代表性鋰離子電池單位體積的能量密度。

圖 4. 按燃料類型劃分的單位體積能量密度

考慮到這一點，在進口能量密度較高的應用碳中性燃料時，在運輸和儲存方面具有優勢，特別是在碳中性燃料的情況下，可交易能源，以克服可再生能源的區域失衡問題。可以作為參考。例如，在使用太陽能的環保發電的情況下，位于赤道附近的韓國的供應率要高得多。考慮到這種區域不平衡，區域內的廉價環保電力可再生能源供應和接收相對容易的地方，將這種生態友好型能源轉化為能量密度較高的形式并進行儲存和運輸，可以有效解決可再生能源的區域失衡問題。

此外，考慮到前景工業革命時代，難以供應碳中和電力，因此有必要在能源安全方面積極引領國際能源貿易體系，穩定能源供需。豐富的高能量密度液體合成應進口燃料（4-9 kWhL，如甲醇和氨）以滿足能源需求。

根據最近公布的歐洲數據（ASTEC），當赤道地區以每千瓦時 0.02 歐元的發電成本發電時，可以通過運輸高能量密度的液體燃料來彌補可再生能源發電的短缺對北半球先進國家作為這一類別的代表性國家，也應盡快建立能源國際貿易體系。

從能源安全的角度看碳中和燃料

此外，從能源供應多元化的角度來看，對碳中和燃料的投資作為能源安全的解決方案是有意義的，例如包含各種適銷性的全球運輸場景。能源安全的另一個教訓可以從最近德克薩斯州的停電中吸取教訓說明碳中和技術需要考慮各種能源波動因素和災害情況，實現多樣化。

此外，一種解決方案可能是開發碳中性燃料作為一種安全解決方案，以應對電池材料之間存在供應和價格不穩定的潛在問題，例如 Li、Co、Ni 等。

任何類型的動力發動機都可以實現碳中和，碳中和燃料的應用，可以在不使用現有內燃機的情況下實現碳中和。內燃機按原樣使用。可以做到

在努力擴大可再生能源發電量和確保電動汽車的經濟可行性的同時，短期內需要通過混合動力和高效率的內燃機汽車來減少碳排放，這些汽車占據了最大的市場份額. 支持的電動汽車和碳中和燃料發動機汽車的部署預計將是一個合適的場景。