全球能源情景下海运部门迈向净零排放的路径

为何更清洁的航运与每个人息息相关

我们购买的几乎所有商品都曾经在海上航行。巨型货轮承运约80%的世界贸易，目前燃烧重油，约产生全球二氧化碳排放量的2.5%。随着汽车、卡车和发电厂逐步净化，航运有可能成为气候难题中最污染的部分之一。本研究提出一个简单但紧迫的问题：全球航运能否在本世纪中叶左右实现净零气候污染？那将对燃料选择、能源系统以及日常商品价格意味着什么？

巨轮在变化的能源世界中

作者认为，航运不能被视为一个独立的、漂浮的世界。任何清洁航运的方案都必须融入行星范围内能源生产和使用的更广泛变革。研究不是只关注船上发生的事，而是将详尽的船舶排放模型与全球能源与土地利用模型相连接。该组合框架追踪不同船型所需燃料数量、这些燃料在陆地上的生产方式，以及所有这些如何符合将变暖限制在1.5–2°C的全球气候目标。它还计算燃料生产过程中的排放以及海上燃烧燃料的排放，符合最新的国际海事组织（IMO）气候规则。

研究者如何探索未来路径

该研究利用约5万艘商船的真实数据来估算2019年的能源使用，然后根据贸易、人口和收入的预期趋势将需求推演到2100年。该需求被输入全球情景模型，由模型选择满足气候目标且总体成本最低的燃料组合和技术。作者测试了两类路径：全球遵循更严格的1.5°C或稍宽松的1.8°C升温限制，以及航运在2055年、2060年或2070年前后实现温室气体净零排放的情形。他们还探讨如果某些选项——如氨、生物燃料、碳捕集或效率改进——受限或不可用，会发生什么。

新燃料、更清洁的引擎与被捕获的碳

在各类情景下，航运能源需求在本世纪中叶前上升然后趋于平稳，但通过更好的船体设计、更智能的航线和更高效的发动机，需求大约削减了四分之一。剩余需求逐步从当今的重油和船用柴油转移。在早期阶段，液化天然气扮演有限的过渡角色，有时伴随船上碳捕集系统，在排放进入大气之前捕获大量排放。从约2040年起，模型显示向氨和生物燃料的强劲转变，许多此类燃料以包含碳捕集与封存的方式生产。这些“净负”燃料路径有助于抵消剩余排放，使整个部门实现净零。世纪稍晚，随着可再生电力的扩展，利用水和清洁电力制得的绿色氢气与绿色氨的重要性上升。

将航运纳入全球清洁能源转型

一个显著结论是，从能源角度看，航运与整个全球体系相比规模较小——仅占最终能源需求的大约2%。这意味着即便对该部门进行雄心勃勃的清洁化，也不会显著挤压全球可再生能源供应。相反，航运更多是随更广泛的能源趋势而动，而非主导这些趋势。在所研究路径下，全球一次能源构成自2025年约80%的化石燃料比例转向到2050年降至低于40%，可再生能源与生物能源占比上升。然而在IMO更严格目标的推动下，航运的脱碳速度实际上快于全球平均水平，从今天几乎完全依赖化石燃料转向到2050年代中期化石燃料占比低于一半，其余由氨、氢和与碳捕集相关的生物基燃料覆盖。

这对价格与公平性的可能影响

更清洁的燃料比今日的舱单燃料更昂贵，模型预测船用燃料价格在约2060年左右可能达到当前水平的约3.5倍峰值。假设燃料约占船舶运营成本的一半，则整体航运成本将上升略超100%。当这些更高成本传导到贸易商品时，影响强烈依赖于所运输商品的种类和目的地。诸如电子产品或医药等高价值商品的价格上涨通常很小，常低于5%，因为航运在其最终价格中占比很小。诸如谷物、水泥、矿石和化肥等低值重货的价格平均可能接近15%的涨幅，某些国家—产品组合的涨幅可达30%。规模较小且地理上偏远的经济体，尤其是许多全球南方国家，将受到更大打击，这凸显了制定公平分担负担的政策的必要性。

对未来路径的启示

研究结论是，在本世纪中叶前实现航运净零排放在技术上是可行的，但要求迅速且协调的行动。不存在单一的灵丹妙药：效率提升、生物燃料、氨、氢和碳捕集在不同时期都扮演重要角色。成功依赖于可再生能源的快速增长、燃料与储存基础设施的建设以及对用于生物能源的土地的谨慎管理，以保护森林和生态系统。虽然更清洁的船舶会提高某些贸易成本——尤其是散货商品和偏远国家的成本——但作者认为，通过明智的国际政策，该部门可以与世界其他领域同步脱碳，保持全球贸易流动的同时有助于限制危险的气候变化。

引用: Kramel, D., Krey, V., Fricko, O. et al. Maritime sector pathways toward net-zero emissions within global energy scenarios. Sci Rep 16, 8282 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35909-4

关键词: 航运脱碳, 替代海洋燃料, 海事气候政策, 碳中和运输, 全球能源转型