微藻生物柴油在微型燃气轮机中的性能评估与生命周期环境效益：迈向可持续航空燃料的突破

这篇综述探讨了微藻生物柴油（Nannochloropsis sp.）在微型燃气轮机（MGT）中的性能、排放及生命周期评估（LCA）。研究表明，尽管20%-35%微藻混合燃料（A20-A35）会降低推力（2%-8.6%）并增加燃料消耗率（TSFC），但其显著减少CO2排放（降低15%-22%）和全球变暖潜能值（GWP），为航空业碳减排提供了新思路。结合循环经济（CE）分析，揭示了微藻燃料在能源可持续性中的双重价值。

　　

Highlight

静态推力

图3展示了微藻混合燃料对推力的影响。随着发动机转速提升，所有燃料混合物的推力均因能量输出增加而上升，但微藻混合燃料的推力始终低于纯Jet A燃料。推力下降与微藻混合比例呈正相关——混合比例越高，推力损失越显著（A35在70,000 RPM时推力降低8.6%）。这种差异源于微藻生物柴油的较低热值（约比Jet A低12%）和较高粘度，导致燃烧效率下降。

能源效率

图9对比了Jet A与A20-A35混合燃料的能源效率。所有微藻混合物在单位推力能耗上均高于Jet A，且效率随混合比例增加而递减（A35效率最低）。这种差异归因于微藻燃料的分子结构复杂性，其长链脂肪酸酯需要更高活化能才能完全燃烧。值得注意的是，尽管效率较低，微藻燃料的冷却效应（混合燃料中水分含量导致涡轮入口温度TIT降低3%-5%）可能延长发动机部件寿命。

Conclusion

本研究通过实验与LCA结合，证实Nannochloropsis sp.微藻生物柴油虽会小幅降低MGT性能（推力损失2%-8.6%，TSFC增加1%-4.5%），但能显著减少CO₂排放（降幅达22%）和GWP。其独特的冷却特性（EGT降低30-50°C）为发动机耐久性优化提供了新视角，而LCA揭示的"油井到车轮"（Well-to-Wheel）排放优势，标志着微藻燃料在可持续航空能源转型中的关键地位。