物流脱碳的路线图？

阿联酋迪拜 4 四月 2022

我们似乎生活在一个日益数字化的世界，在相对环保的在线领域，商业和通信的份额不断增加。但是，在每次在线互动和交易的背后都有一个更大、更复杂的线下供应链。至少从历史上看，最肯定的一点是它不太那么环保。

我们每次购买的东西，无论是线上还是线下购买，都需要运送到其使用地点。商品需要从其生产地点实际转移到需要它们的住宅、工厂和场所，无论是通过公路、空运、海运还是铁路运输。而运输，总的说来，都意味着碳排放。那么，我们如何着手消除货物运输的物流负担呢？

首先，我们必须认识到这一问题的规模。货运行业每年排放的二氧化碳约占总量的 8%。[1]如果不迅速干预，这个问题的规模就不太可能减小。根据经济合作与发展组织的数据，到 2050 年，国际货运的二氧化碳排放量预计将达到 8,132 公吨，几乎是 2010 年排放的 2,108 公吨的四倍。[2]

Emissions by mode of transport

在我们想要的时候和地点获得我们想要的东西，对环境有着巨大的代价。

在《联合国气候变化框架公约》缔约方大会第二十六次会议 (COP26）的影响下，行业领袖和立法者开始联合起来共同应对迫在眉睫的气候紧急情况。这意味着货运行业和其他行业一样，必须就绿色效率进行认真审查…… 一次一个行业。

那么，在维持我们生活水平的同时，又能平衡资源匮乏的全球物流网络的环境资产负债表的轻松胜利和未来长期的战斗是什么呢？

Long haul to clean up road freight

改革公路货运的长途运输

整体而言，交通运输是全球变暖的最大促进因素之一，占全球温室气体排放量的五分之一以上[3]。在交通运输行业，仅公路运输这一项就产生了 22% 的污染物。[4]

Decarbonizing logistics: Contribution to global CO2 emissions

对这些数据更深入的分析则更能说明问题，重型货车 (HGV) 占全球公路排放量的四分之一左右，尽管这类车辆只占全部车辆的 1%。[5]公路货运留下了不成比例的碳足迹，货车每公里排放的二氧化碳是运输同等货物的船只的 100 倍。[6]

世界经济论坛 (WEF) 指出，只有政府、汽车制造商和基础设施设计者共同努力，才能使运输业朝着可承受的可持续发展做出决定性转变。

WEF 当前的证据表明，电池电动汽车 (BEV) 开始展现良好的环境意义。为了比较 BEV 与传统内燃机 (ICE) 车型的碳足迹，研究人员研究了汽车寿命的三个阶段：汽车生产、燃料输送（从油井到油箱）与电池生产，以及驾驶排放。

在欧盟、美国和中国这三个主要市场，BEV 在整个车辆生命周期内的组合污染物均低于普通 ICE。此外，由于 BEV 污染物的绝大部分来自发电，因此，随着电网本身的脱碳程度越来越高，BEV 和 ICE 之间的可持续性差距将变得越来越明显。事实上，到 2030 年，欧盟 BEV 平均每公里二氧化碳排放量将低于 100 克，不到典型 ICE 排放量的一半。[7]

Decarbonizing logistics: Renewable grid increases EV sustainability

抛开环保争论不谈，BEV 卡车购买价格应该会继续变得更具竞争力，因为迄今为止，BEV 卡车购买价格一直是大规模采用的传统阻碍因素。过去十年里，BEV 价格下降了 85%，预计到 2030 年将还会再下降一半，那时电动卡车的购买和运行成本预计比柴油车要低 12%。

那剩下的“里程焦虑”问题呢？这些问题不会永远存在。五年内，更大的电池将让 40 吨卡车充一次电就能行驶 800 公里。最终，市场会说话。

立法和总体的公共政策有助于加速化石燃料驱动的卡车运输业现在不可避免的衰落。例如，英国政府已下令，要求到 2035 年，所有 26 吨以下的卡车都需要实现零排放，并要求到 2040 年，更重的车辆实现无碳排放。[8]挪威打算率先实现这一目标，投资建立一个综合的高速充电器网络，以期成为第一个拥有完全电气化运输网络的国家。[9]

COP26 见证了 30 个国家加入新的零排放汽车过渡委员会 (ZEVTC)，标志着共同努力探索清洁绿色 HGV 的各种技术选择。[10]同时，世界银行协调成立了一个新基金，以帮助全球南部发展中地区的公路交通运输脱碳。[11]

虽然电动卡车在高速公路上占据主导地位还要一段时间，但特斯拉[12]、沃尔沃[13]、[14]斯堪尼亚和肯沃思[15]等卡车制造商都宣布了电动车型的计划，这意味着电动卡车即将上路行驶。

Tesla’s ‘Semi’ electric truck concept vehicle. Photo Credit © Tesla — 特斯拉的“半”电动卡车概念车。图片来源 © 特斯拉

氢能尽管规模较小，但可能在未来的公路运输中发挥自己的作用，大容量氢燃料电池有可能补充卡车运输网络的远距离需求。

那么，全球各国政府将资源引向绿色氢能也就不足为奇了，其中英国、德国、日本和澳大利亚近年来都公布了氢战略。荷兰计划到 2025 年将 500 MW 绿色电解器投入运行，葡萄牙计划到 2023 年建设一座新的太阳能发电厂来生产绿色氢能。[16]

在欧洲（大部分氢能热潮的中心），欧盟委员会 (EC) 已确定绿色氢能是到 2050 年实现碳中和的重要组成部分。

欧盟委员会的阶段性战略包括：

到 2024 年，在欧盟安装至少 6 GW 可再生氢电解槽，可生产多达 100 万吨的可再生氢气
2025 至 2030 年，安装至少 40 GW 电解槽，可生产氢气多达 1,000 万吨
2030 年至 2050 年，在所有“难以脱碳”的行业大规模部署氢技术[17]

European Clean Hydrogen Alliance 欧盟委员会预测了氢能的潜力，发起了名为欧洲清洁氢联盟 (ECHA) 的新型合作伙伴关系。ECHA 将国家和地区领导人、银行和行业负责人联合起来，确保扩大绿色氢能生产的投资渠道。

从成本角度来看，氢问题的后面势头强劲。欧洲复兴开发银行 (ERBD) 指出，绿色氢目前每千克成本约为 3-6 美元，但到 2050 年可能降至每千克不超过 1.50 美元，与天然气相当。[18]

改变不可能一夜之间就实现；需要开展更多的工作来为广泛的无碳公路运输做准备。以基础设施为例，目前，充电网络的部署因国家/地区而异，尽管长途 BEV 卡车司机需要使用边境两侧的充电设施。为了消除这些差异并最大程度地利用机会，WEF 呼吁为车辆和充电器提供通用软件协议和通用连接器。^[19]

不过，事实证明，公路货运业可能比建造的船只可以使用几十年的全球航运业更能灵活应对变化；因此，在碳减排方面需要有创造性的思维。

航运业开创更清洁未来的道路

航运业产生的污染约占全球污染量的 2.5%，实际上每年约产生 9.4 亿吨二氧化碳。航运业既是我们社会的基础（90% 的商品在某个时候通过海上运输），也是电力化的棘手问题。[20]如果航运业继续遵循当前的轨迹，随着贸易量的继续增长，到 2050 年，航运业产生的排放可能占所有温室气体排放量的十分之一左右。[21]而国际海事组织 (IMO) 的目标是，到那时，将该行业的二氧化碳排放量减少 50%。[22]

跟以往一样，实现这一目标的道路取决于技术和政策的联系。

Global Maritime Forum 全球海事论坛的“实现零排放联盟”是一个由 150 多家私营公司组成的联盟，涵盖海事、基础设施、能源和金融领域，旨在到 2030 年实现商业上可行的零排放深海船舶。[23]

实现这一目标不仅意味着船舶的变化，还意味着未来燃料供应链的变化（与公路货运一样），使零排放能源在经济上具有竞争力。因此，“实现零排放联盟”倡导对零碳能源项目进行更大规模的政府和私营部门投资，特别是在主要可再生能源仍未得到开发的发展中国家/地区。

与此同时，WEF 呼吁出台新的政策，鼓励“船东、运营商和燃料供应商朝着推动新燃料和技术投资的方向前进，以实现零排放船队”。[24]这些措施包括根据完整的生命周期分析，为二氧化碳排放设定适当的价格，以阻止使用现有的化石燃料。

世界各地的立法者正在开始协调各项努力。

包括英国和美国在内的 22 个国家在 COP26 上签署了《克莱德班克宣言》，该宣言目标是到十年中期，在全球范围内建立六条“绿色航运走廊”（在两个或更多港口之间设立适合零排放船舶的航线）。[25]

科技可以帮助封存经济案例，但用于海上船舶的替代燃料和储能系统在不同的发展阶段仍然存在，而且事实证明其推出速度很慢。[26]

液化天然气驱动的船舶逐渐开始出现在船队中，但其碳密集度仅比重燃料油 (HFO) 低 30%，液化天然气更多地被视为是实现 2050 年目标的过渡燃料，而本身不是长期解决方案。[27]

绿色氢气和氨气更清洁，但仍有待进一步改进才能使其在货运规模上真正可行。这两种能源的排放能量密度都远低于 HFO，因此需要更多的加油站或占用更多的货运空间。氢气还需要在超低温条件下储存。

现在还处于早期阶段。就在去年，挪威公司 Norled 接收了为航行于该国峡湾而推出的世界上第一艘氢动力客运渡轮。[28]

无论这些初步实验结果如何，目前生产的氢和氨不足以满足全球航运业的要求。部分原因是生产成本较高。随着廉价可再生能源变得越来越丰富，价格应该不可避免地会下降，供应也会增加，以满足渴望的新市场。

在德勤和壳牌最近开展的一项调查中，65% 的航运业受访者认为，绿色氢将构成该行业未来燃料结构的重要组成部分，55% 的受访者预计绿色氨将同样如此。[29]

下一代燃料电池有朝一日将提供新的方法，以安全、经济和更紧凑的方式储存来自氢和氨等绿色燃料的能量。据一些人估计，这些距离实现还要 5 到 10 年的时间，但随着技术的发展，它们可能会成为真正的游戏规则改变者。

与此同时，日本航运公司 NYK Line 正在努力证明适用于电动海运行业的案例。 [30]

早在 2012 年，其船舶 NYK Apollo 就安装了 6.6 KV 的替代海运动力容器装置，成为该国首款在停靠时能够连接奥克兰港岸边电源的船舶，消除了船载发电机在港口期间造成的空气污染。[31]

现在，NYK 已与另一家日本公司 PowerX 签订协议，开发并测试 Power ARK 能量转移船和海洋储能解决方案 (ESS)。

PowerX 目前正在建设其自动化的 Power ARK 三体船，用于从日本深海的风电场输送海上风能。经过测试，三体船应该能在 2025 年投入运营，并运送一批 100 块电网电池——足够为 210,000 户家庭供电。[32]

PowerX 希望船队中第一艘仅依靠电力就能行驶 300 公里的船只将成为开启洲际清洁电力传输的关键，并帮助加快

向零排放船舶和自动化的转变。

NYK 高级管理执行官 Tomoyuki Koyama 进一步阐述了这种合作安排，将船用电池描述为“解决可再生能源采用和扩展障碍的关键”。[33]

这种激进的思维也有助于消除航空运输业的环境问题。

空运：可持续燃料获得关注

航空业总体上约占全球碳排放量的 2.5%，每年向大气排放约 10 亿吨二氧化碳。[34]然而，它是全球物流网络的重要组成部分，仅占全球贸易额的 1%，但却运输了占全球贸易额 35% 的商品。[35]

新的研究表明，到 2050 年，航空将是导致全球变暖 0.1^oC 的直接原因。但是，如果能够找到一种方法，到那时转而使用 90% 碳中和燃料组合，该行业就可能干预并完全停止这种增长。[36]

电动或氢动力飞机等替代推进系统目前被认为处于较低的技术就绪水平，特别是在物流行业所需的货物重量和距离方面。[37]因此，关于如何让空运脱碳的问题变成寻找适合航空业高需求的清洁燃料的问题。

可持续航空燃料 (SAF) 可将航空终生排放量减少高达 80%，并可作为与现有飞机兼容的混合燃料。然而，SAF 的价格是传统燃料的八倍，目前仅占每年消耗的 3 亿吨航空燃料的 1%。[38]

需要一些东西来推动变革，国际能源署 (IEA) 的可持续发展方案规定，到 2030 年，生物燃料占航空燃料的 10% 左右，到 2040 年，将近占 20%。[39]

Decarbonizing logistics : Aviation fuel consumption

当前的 SAF 采用有机材料生产，例如来自植物和动物的废油。科学家们希望有一天能够使用其他工业过程中排出的二氧化碳和从低排放源中收获的氢气来创造合成 SAF。[40]

最近获得美国试验与材料协会（SAF 认证机构）批准用于研究的其他 SAF 包括：合成石蜡煤油 (SPK)，最高 50% 的燃料混合物；以及合成异石蜡煤油 (SIP)，最高 10% 的燃料混合物。[41]

如果说航空用生物燃料的研究还有很长的路要走，那么至少在这场运动背后似乎有着巨大的政治意愿。在 COP26 上，包括美国、日本和英国在内的 23 个国家成立了国际航空气候变化雄心联盟，通过减少航空排放和鼓励更节约燃料的飞机，帮助全世界实现 2050 年净零排放目标。[42]

该联盟认识到未来 30 年航空货运量将大幅增加，目的是确保航空业将可持续发展作为其从新冠肺炎疫情中复苏的基石。成员国承诺以多管齐下的方式支持国际航空碳抵消和减排计划 (CORSIA)，承诺促进一步发展 SAF，以减少生命周期排放。

2020 年，英国政府成立了自己的 Jet Zero 委员会，联合行业领导者和部长让航空业脱碳。英国政府的“绿色工业革命”还包括一场 1,500 万英镑（2,020 万美元）的竞赛，以支持英国的 SAF 生产；关于从 2025 年起强制将绿色燃料混合成煤油的磋商；以及另外 1,500 万英镑（2,020 万美元）资金用于对 2030 年能够升空的零排放飞机进行为期 12 个月的研究。[43]

直接燃烧或通过燃料电池产生的绿色氢能否为航空业提供替代推进技术？我们可以谨慎地回答“是”，但这些现在还为时尚早。

值得注意的是，在航空等重量敏感型行业，氢所含的能量（每质量单位）是锂离子电池的一百倍以上，是常规航空燃料的三倍以上。^[44]

2020 年，一架由 ZeroAvia 改装的六座 Piper M 级氢能飞机从英国克兰菲尔德机场进行了首次飞行，记录了该国首次商业规模的氢飞机升空。第二次迭代的飞机可以搭载大约 20 人，里程可达 350 英里。到 2026 年，ZeroAvia 的目标是让 80 座飞机可飞行 500 英里。

展望未来，行业巨头空客公司同样关注氢能，率先推出自己的清洁商用飞机系列。公司希望其三架概念“氢混合动力”飞机（燃烧液态氢作为燃料并通过氢燃料电池发电）到 2035 年能够投入商业运营。

第一个概念是用于能够承载 100 人可飞行 1,000 英里的螺旋桨驱动飞机，第二个概念是承载两倍乘客人数可飞行 2,000 英里的喷气式飞机，第三个概念是载客量未知的混合翼设计。

氢动力飞行的技术挑战无处不在，主要是因为氢需要冷却至 -253̊C 才能以压缩或液体的形式储存。这就需要在飞行中使用笨重的燃料箱，压缩乘客数量，或者需要更大的机身来承受更大的阻力，更不用说机场的新基础设施了。

纯电动飞行的技术和商业案例甚至更具试探性。航空业的主流也认为，由于带有足以满足长途飞行需要电量的电池承受着巨大的重量负担，全世界离大型电动飞机升空还有几十年的路要走。[45]虽然向着电动飞行已经迈出了一小步，但在可预见的未来，其规模对货运企业几乎没有什么用。2019 年，加拿大水上飞机公司 Harbour Air 记录了全球首架全电动商业航班，这是一次由六座 750 马力 DHC-2 de Havilland Beaver 飞机执行的半小时行程。在美国，国家航空航天局 (NASA) 正在开发一款全电动 X-57 双座飞机的电池和设计，航程为 100 英里，巡航速度为 172 英里——这是一次雄心勃勃的尝试，旨在推动必要的技术发展。

最终，航空业可能会发现自己倾向于混合动力解决方案，即将喷气发动机与电动机相结合，以实现更清洁的尽管不是零排放的推进技术。

真正的净零质量空运技术可能仍然是空前的，但气候变化的高风险将会确保持续努力使航空业脱碳。与所有全球可持续发展举措一样，充分利用私营部门的专长对于充分利用支持性公共政策的潜力至关重要。

将物流业从化石燃料中解放出来

Airbus is working to deliver the world’s first zero-emission commercial aircraft by 2035, with hydrogen propulsion helping deliver on this ambition. Photo Credit: courtesy © Airbus — 空客公司正在努力在 2035 年前交付世界上第一架零排放商用飞机，而氢推进系统有助于实现这一目标。图片来源 © 空客

由于实现净零排放解决方案的一些技术途径尚未商业化，难怪 IEA 宣布“在未来半个世纪减少运输业的二氧化碳排放将会是一项艰巨的任务。”[46]

当然，航运业、航空业，尤其是公路运输业，要与铁路的环保资质竞争，还有很长的路要走。铁路能够沿着已经基本实现电气化的网络运输大量吨级货物，至少在发达国家和地区如此，即使将货运和客运数据加起来，铁路也只占运输业总排放量的 1%。[47]

在应对气候变化的斗争中，全球统一是关键，这也是为什么 2021 年 11 月 10 日的 COP26“交通运输日”为那些努力使物流业脱碳的人们提供了希望。

除上面提到的《克莱德班克宣言》和国际航空气候变化雄心联盟外，“交通运输日”还公布了另外两项获得广泛支持的重大交通倡议：《零排放中、重型车辆全球谅解备忘录》（目标是到 2030 年实现 30% 的零排放新车销售，到 2040 年上升到 100%），以及《关于加快向 100% 零排放汽车和货车过渡的宣言》（确保到 2040 年所有新车都使用无化石燃料）。[48]

Decarbonizing logistics: International initiatives for Transport Climate Action launched atCOP26

加拿大、芬兰、荷兰、新西兰、挪威、丹麦和英国聚集在这些不同协议的交汇处，它们全都是所有四项倡议的签署方。

Abdul Latif Jameel 等私营部门的参与者对加入这一无碳物流链的国际探索充满了热情。

Jameel 家族通过 JIMCO 已经成为电动汽车先驱 RIVIAN 的投资者，该公司通过其电动多用途车和送货车系列推动 BEV 技术边界的延伸。它还将注意力集中在上游，关注为推动货运行业的电动未来提供所需的能源。例如，Fotowatio Renewable Ventures (FRV) 是安利捷能源公司旗舰可再生能源业务的创新部门，一方面部署其在电池储能领域的开创性研究，以推进电气化事业，另一方面还部署绿色氢动力公交车和出租车项目。

Holes Bay, Dorset - FRV, Harmony Energy 2021 年 9 月，FRV-X 与 Harmony Energy 合作，在英国埃塞克斯 Clay Tye 启动了第三个公用事业规模的电池储能项目。

它的发电量为 99 MW/198 MWh，是英国正在建设的最大电池储能系统。

Clay Tye 利用之前在英国的 FRV-X 电池储能项目的成功经验，在西萨塞克斯的 34 MW Contego 项目整合了 28 个 Tesla Megapack 锂离子电池的系统。同时，位于多塞特 Holes Bay 的 7.5 MW 电池厂储存英国国家电网的能量，可在高峰时段提供灵活的供应，有助于稳定网络和支持英国脱碳计划。

安利捷还参与了世界各地生产真正清洁绿色电力的工作，而绿色电力是实现互联互通零排放物流网络愿景所需的能源类型。FRV 的太阳能专家活跃于五大洲，在全球开发了 50 多家可再生能源工厂，在澳大利亚、中东、印度、非洲、美国和拉丁美洲的太阳能市场管理着超过 2.5 GW 的产品组合。该公司还在澳大利亚昆士兰州 Dalby 地区开发一个 5 MW 的混合太阳能和电池储能项目，这也是澳大利亚的第一个混合动力项目。

风能也在任何绿色能源组合中发挥重要作用，因此 FRV 团队目前正在全球范围内探索绿地和棕地的发电潜力。

与此同时，Abdul Latif Jameel Logistics 及其国内最后一英里配送服务提供商 S-Mile 正在探索一系列智能移动解决方案，作为其 2022-2024 年战略的一部分。

这些企业正在探索在沙特阿拉伯引入数字绿色交付模式的各种可能性，包括自动驾驶卡车和送货车、无人机和 PUDO（取件和揽收）系统，而不是直接交付。

他们正在研究与许多国际参与者的合作机会，只要监管环境允许这种连接——沙特交通部目前也在讨论这一举措。除了明显的净零排放效益外，该战略还符合“沙特 2030 年愿景”的目标，战略性地将沙特阿拉伯定位为全球物流中心。