减少交通排放的竞赛推动燃料和燃烧创新

本周，航空业专家与美国顶尖的能源研究人员一起讨论更清洁的航空运输战略，以减少美国对传统化石燃料的依赖，同时减缓气候变化。

他们交换大局观的想法只是美国能源部(DOE)国家可再生能源实验室(NREL)的科学家们正在探索的解决方案中的一小部分，这些解决方案是为了减少一些构成最大挑战的交通部门的排放。.

飞机占美国所有与交通运输相关的温室气体(GHG)排放量的8%以上，而轮船和火车各自产生的排放量不到2%。即便如此，一艘集装箱船的二氧化碳排放量相当于75,000辆汽车，氮氧化物和颗粒物排放量相当于250万辆汽车。用于跨货运的重型车辆产生了全国温室气体排放量的23%。

这些运输方式的重量、功率和占空比要求共同负责几乎所有的货物运输，因此众所周知它们难以实现电气化。与此同时，该国只能通过大幅减少排放来实现气候变化目标。NREL研究人员正在与包括实验室合作伙伴论坛代表在内的合作伙伴合作，通过旨在减少碳足迹同时加强国家能源安全和供应链弹性的负担得起的高性能燃料和燃烧创新来解决这些问题。

“一方面，我们看到电动汽车的转变速度相对较快。然而，要真正消除航空、船舶和重型行业的碳排放更加困难，这些行业将继续依赖液体燃料，”NREL说高级科学家兼燃料和燃烧组经理GinaFioroni。“我们的团队正在努力确保来自可持续来源的新燃料燃烧得更清洁，同时保持货物和人员的流动。”

研究揭示了生物燃料如何减少温室气体排放

最近的NREL突破提供了将柴油卡车和飞机温室气体排放量分别削减60%至84%的潜力。该实验室正在探索可以为火车和船舶提供类似减排的方案。

到目前为止，包括木质生物质残渣、农业残渣、藻类和城市固体废物在内的生物基原料有望成为生产这些新燃料的可再生资源。NREL研究人员评估候选燃料的效率、性能和稳定性，以及包括生产成本和原料供应链在内的技术经济因素。

NREL模拟可以准确评估飞机涡轮发动机以及机车和卡车柴油发动机的燃料性能。

NREL长期以来的科学领导地位导致了关于燃料特性如何影响发动机运行的重大发现。结合实验室对行业优先事项的理解，以及先进的模拟和机器学习能力，这种专业知识为长途卡车、铁路、海运和航空部门快速开发市场可行的可持续燃料提供了所需的见解。该实验室的研究将燃料特性、分子结构和发动机力学之间的点联系起来，为特定应用的目标设计提供行业关键信息。

识别具有小碳足迹和商业规模生产潜力的可靠、有效燃料依赖于对燃料特性如何影响发动机燃烧的深入了解。燃料特性测量、分子级化学模型和高性能计算模拟的创新组合使NREL研究人员能够为每种模式确定最佳清洁、高效和具有成本竞争力的解决方案。

生产获得行业标准权威机构ASTMInternational批准所需的大量航空燃料成本特别高。通过模拟，研究人员可以在几小时或几分钟内准确评估燃料性能，而不是依赖可能需要数月时间的昂贵的基于设备的评估。NREL团队可以快速评估燃料与当今飞机涡轮发动机和机车、船舶和卡车柴油发动机的相互作用，并探索新燃料如何与未来的下一代发动机技术协同工作。

“我们很幸运能与这么多优秀的合作伙伴合作——从设备制造商到运营商、行业协会、其他研究机构和认证机构，”NREL高级研究员和先进生物燃料团队负责人RobertMcCormick说。“他们已经明确了将新燃料推向市场的复杂性、耗时性和风险性。我们团队的工作考虑了这些因素，目标是更快地将可行的新燃料推向市场。”

NREL团队与ASTM、UL和国际标准化组织等组织建立了长期合作关系，这些组织负责制定行业标准和实践。研究人员还与制造和运营卡车运输、航空、铁路、建筑、采矿、和农业设备的合作伙伴以及生产燃料和基础设施设备的公司密切合作。

此外，该实验室继续通过在过渡期间最大限度地利用生物燃料的战略，为轻型和中型车辆向完全电气化的过渡搭建桥梁。同时，NREL研究人员正在努力提高电动汽车电池的性能和安全性。

Fioroni说：“使用清洁燃烧的低碳燃料只是实现航空和其他运输形式的净零排放所需的策略之一。”“这不仅有助于应对气候变化，而且还将建立更强大的货物运输系统，为工业和消费者提供关键物资，并在全国和世界各地提供我们需要的产品。”

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