为未来加油：替代交通能源概述

托运人和承运商在实现运输能源组合多样化的过程中需要考虑很多因素。

虽然在不久的将来，传统柴油可能仍将是标准的重型运输燃料，但其他形式的能源正逐渐成为更可行的选择。

替代能源在交通领域的挑战， 突破的应用知识总监 Brett Wetzel 在其报道替代能源的文章中指出，随着早期采用者在替代能源领域率先采取行动，许多人都在等待和观望。要克服进入成本、基础设施限制、缺乏认识以及标准化需求等挑战，市场还有很多工作要做。

 国际能源机构（IEA） 2018 年的一份报告发现，虽然 2018 年至 2023 年期间交通部门采用可再生能源的比例预计将增长 19%，但交通部门落后于电力和供热部门，可再生能源的渗透率最低。

在Breakthrough: 2018 Mercury Group会议上，我们注意到有数据显示，2016年交通运输业超过发电业，成为碳密集度最高的行业。从历史上看，电力行业对煤炭的依赖使其成为能源使用方面最有害、最 "肮脏 "的行业之一。但近年来，电力行业的碳足迹已大幅减少，而交通运输业仍严重依赖原油精炼产品--另一种著名的脏能源。

Wetzel说，在可持续交通取得进步的同时，业内人士应共同努力，为替代能源的使用扫清障碍。

"交通行业必须共同应对这些挑战，以推广多种能源类型的采用。"

仔细研究四种主要的替代能源类型将有助于托运人确定对其组织的运输战略最有意义的策略。

1.  生物柴油、可再生柴油

联邦政府通过可再生燃料标准 (RFS) 计划鼓励采用替代燃料，特别是在运输领域。该计划要求在化石燃料供应中掺入替代燃料，例如可再生柴油、生物柴油、乙醇和可再生天然气（我们将在后面讨论），以逐步减少温室气体排放。

随着政府每年提高最低掺混要求，现有的市场份额将在更广泛的燃料类型组合中扩散。该计划背后的理念是促进新能源的逐步采用，而不是一次性强制实施。RFS 也是您的汽车或私家车的汽油中含有乙醇的原因。更多有关 RFS 计划的信息 请访问《突破》博客。

在大多数加油站常见的生物柴油和生物燃料混合燃料包括 E10、B5 和 B2。此外，B20 是明尼苏达州在夏季要求使用的一种生物柴油混合燃料。

可再生柴油的原料类型与生物柴油相同。炼油厂常用的加氢处理过程产生了一种与传统柴油几乎相同的产品。

机会与挑战： 生物柴油和类似的先进生物燃料的最大限制在于它们只能用于混合。纯生物柴油不能在较低的温度下使用，因为它会结晶凝胶，有可能损坏卡车的发动机。

可再生柴油的最大优点是可以直接替代传统柴油，并可用于普通柴油发动机，但生产成本较高，阻碍了其在整个行业的广泛应用。

可持续性： 生物柴油和可再生柴油都是由植物油和动物脂肪等有机废物制成的非化石燃料，因此与传统的原油精炼产品相比，它们是更具可持续性的燃料类型。

由于州一级的混合要求和可再生燃料标准计划，生物柴油和生物燃料目前在全国范围内的柴油替代品中占主导地位。大部分可再生柴油在加利福尼亚州销售，该州的低碳燃料标准使其在价格上与传统柴油具有竞争力。纯可再生柴油产品在生命周期内的排放量比传统柴油少 60%，因此从排放的角度来看，纯可再生柴油是一个很有吸引力的选择，但生产成本使其难以在所有车队中推广应用。

随着新法规和激励措施的出台，可再生柴油和其他替代燃料的成本将变得更加低廉。

2.  天然气

压缩天然气 (CNG) 早在几十年前就已成为消费类车辆的首选替代燃料，但近来在重型运输领域的市场份额不断扩大。

液化天然气（LNG）没有压缩天然气那么受欢迎，因为它必须降到非常低的温度才能液化燃料，这使得它的生产、储存和运输成本更高。此外，液化天然气在冷却过程中会排放更多的温室气体，对环境的影响也更小。

可再生天然气（RNG）的化学成分与传统天然气相同，但其来源是动物粪便、垃圾填埋气和腐烂的有机物等可再生能源。这一点很重要，因为它的碳强度--在某些情况下，特别是乳制品废料，它实际上在生产的生命周期中消除了碳排放。压缩天然气（CNG）和液化天然气（RNG）共享相同的管道网络和用途，因此一旦被提炼成最终形式，它们就没有区别了，但要了解整体碳强度，就必须了解这种能源的生命周期。 要了解有关生命周期排放的更多信息，请参阅我们的文章 托运人需要了解 LCFS 的哪些信息。

使用天然气的车辆确实需要与柴油卡车不同的发动机和加气站，这意味着前期投资很大。

请参阅我们的文章：Natural Gas | Alternative Energy 101 CNG 与 LNG 的完整分类以及对这种燃料来源的更深入了解。

机遇与挑战： CNG 的优点之一是其价格波动远低于柴油。通常情况下，当托运人向承运商报销压缩天然气费用时，报销额度是根据每月初设定的价格计算的。目前生产的天然气供应量非常可观，一些石油生产商由于管道容量不足，必须将多余的供应烧掉。

CNG 的采用所面临的最大挑战之一是它会被直接与柴油进行比较，因为柴油一直是行业标准。   最近几个月， 柴油价格低廉 使其成为比 CNG 更具成本效益的选择。在 2014 年底原油市场暴跌之前，当时的油价高于每桶 100 美元，如果采取良好的策略，压缩天然气比柴油每加仑可节省约 1 美元的成本。然而，近期柴油燃料价格走低，使得卡车使用柴油燃料更具经济优势。

正如我们在文章 天然气在供应链中的可行性中指出的，天然气基础设施仍在不断扩大，但自 2014 年以来，增长速度逐年放缓。

可持续性： 与柴油相比，压缩天然气在燃烧时排放的温室气体（GHG）更少，因此燃烧更清洁。然而，它仍然是一种化石燃料，而且大部分来自大规模的钻井作业，这些作业会产生大量的碳足迹。RNG 是天然气消费的一种可再生选择，但其生产成本仍然很高。RNG 又称生物甲烷，是一种先进的生物燃料，由垃圾填埋场和牲畜粪便等有机材料制成。利用联邦和州激励措施的计划可以提高其经济可行性。对于 RNG 而言，生命周期排放变得更加重要，因为它在生产过程中重新利用了甲烷气体，否则这些气体将被排放到大气中。

加利福尼亚州在利用 RNG 作为运输燃料方面处于领先地位，该州制定了相关法规和激励措施来实施相关技术，使 RNG 与柴油燃料相比更具成本竞争力。电池电动汽车

虽然压缩天然气可能是目前最可行的长途公路替代能源选择，但电池电动汽车 (BEV) 也正在成为头条新闻，如果技术不断进步，BEV 有可能成为最有前途的选择。

截至本文撰写之时，BEV 在重型应用中尚未成为主流牵引力，但航运业的主要预订单预示着转变的开始。这些采购包括 UPS 订购 950 辆 Workhouse 电动送货卡车，以及主要消费品包装（CPG）托运人、零售商和承运商预订特斯拉半挂车等重型 8 级电池电动卡车。

特斯拉和雷神等市场颠覆者正与戴姆勒和康明斯等行业中坚力量携手开发未来货运市场的 BEV。其中一些公司已经宣布，这些电池电动卡车预计将于 2019 年底或 2020 年初上市，并纳入运输供应链。

机遇与挑战： 一旦这些技术被主流供应链采用，BEV 的前景将一片光明。BEV 的主要优势在于能源效率的提高和长期的成本效益，因为与柴油相比，BEV 的能源成本更低。动力和性能将能够直接与柴油动力系统竞争--这是其他任何能源类型都不具备的特点。

最后，尾气排放可降至零，这使其在拥堵的城市地区极具吸引力，而且随着美国能源网络继续摒弃化石燃料，其生命周期内的排放也将继续改善。

BEV 的最大障碍是缺乏基础设施。因此，最有可能利用电动卡车的托运人是那些拥有私人车队、运行特定车道的托运人。这些托运人可以在现场或专用线路沿线投资建设充电基础设施。另一个可能的策略是在城市范围内使用电动车辆行驶重复路线，如城市交通，而柴油卡车则继续在全国范围内以较长的运输距离（LOH）运输货物。

基础设施可能比较稀缺，但电池充电范围的限制加剧了这一挑战。电池非常重。卡车的承载能力受到重量限制，因此放弃整辆卡车而采用电气化动力系统的做法并不可取。此外，电池技术的充电时间太长，而且一旦充满电，其续航能力也不足以满足大多数长途运输的需要，只能保证大约 300 英里的续航能力，而传统的 OTR 运输则需要接近 1000 英里或更长的续航能力。卡车每停驶一分钟，就能赚取 0 美元，因此停机时间和频繁停车在大多数供应链中都不受欢迎。最终，我们可能会看到公用事业公司、跨国能源公司和电动汽车制造商（如特斯拉）建立加油站，以支持其特定的卡车网络。

可持续性： 加利福尼亚州的温室气体排放法规和激励措施也为这种替代能源铺平了道路。2018 年底，大型啤酒生产商安海斯-布希（Anheuser-Busch）宣布，计划在其车队中增加 40 辆全电动特斯拉卡车，作为其减少碳排放努力的一部分。

由于消除了尾气中的碳排放，电动作为一种替代能源为寻求可持续选择的托运人带来了很多希望。然而，衡量电动卡车在可持续发展方面的真正优势变得非常复杂，因为您还必须考虑其生命周期内的排放量，更具体地说，还必须考虑电力是如何产生的。例如，与风力涡轮机发电相比，煤电厂发电仍会向大气排放大量温室气体。随着该技术在整个行业中的普及，以及碳排放报告和消除的监管力度加大，这一点将变得越来越重要。

4.氢燃料电池

氢燃料电池电动汽车 (FCEV) 与电动卡车类似，因为它们都是由电池驱动的，但两者的能源不同。这些重型车辆使用燃料电池将纯氢和氧气结合在一起，进而产生电力为卡车电池供电。这类交通工具最知名的制造商是尼古拉和丰田。

机会与挑战： 价格是采用氢燃料电池作为替代能源所面临的最大挑战。为卡车提供动力的能源非常昂贵，对于大多数托运人和承运商来说可能并不划算。氢既昂贵又难以处理，运输成本可能更高。不过，随着新电池技术的出现，价格有可能会下降，这将成为一个更具吸引力的选择。

与其他电动选择相比，氢燃料电池卡车的最大优势在于续航里程。电动汽车一次充电的最大续航里程预计为 100 到 300 英里，尽管特斯拉声称其电动半挂车的续航里程为 600 英里。另一方面，尼古拉表示其氢燃料电池卡车一次可行驶 1000 多英里，这使其成为长途运输中极具吸引力的节能选择。

在基础设施方面，氢燃料电池技术面临着比电动汽车更为严峻的挑战。虽然氢燃料电池卡车由于续航里程延长而减少了充电次数，但它们仍然需要特定的氢燃料加注站。2018 年，美国仅有 40 个公共加氢站，且全部位于加利福尼亚州。

可持续性： 考虑到尾气排放，将氢气转化为电力相对清洁。使用氢气只会产生热量和水作为副产品。一些氢气生产依赖化石燃料和一种称为蒸汽甲烷重整的热化学过程。

另一种方法是通过电解水分子和产氢微生物来使用可再生氢气，但这种技术的使用仍然有限，而且这种工艺被认为非常昂贵。

您的替代燃料战略是什么？如果您强调可持续发展，并希望被视为生态友好、具有前瞻性思维的品牌，那么您可以选择早期采用者。如果您致力于减少温室气体排放，那么在技术和方法变得更加普遍之前，您可能会经历更高的能源价格，但您更有可能站在行业快速变化的前沿。

所有托运人和承运商面临的最大挑战是从柴油转向替代燃料的成本和复杂性。即使替代燃料的市场份额不断扩大，柴油仍是将货物运往市场的最经济可行的选择，而且在可预见的未来，柴油很可能仍将如此。然而，柴油也是一种非常不稳定的商品，能源组合的多样化为托运人提供了灵活性，支持了一个 灵活的供应链。与承运商和能源供应商建立战略合作伙伴关系可以提高财务可行性和长期计划的成功率。Breakthrough 可以提供帮助。

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