更新的飛機、更綠的燃料、生態的修復,飛機制造商提出綠色航空版圖三板斧
文|王靜儀
編輯|施智梁
剛剛過去的2024年,是人類有記錄以來最熱的一年。根據世界氣象組織的測算,2024年全球平均氣溫是15.10℃,比工業化前的水平高出約1.55℃,也比上一個最熱年份2023年高出0.12℃。
僅航空業,就占世界溫室氣體排放量的2%-3%——每1架飛機從空中駛過,都要燒掉成噸的燃油;每時每刻,人類的頭頂都有約1萬架飛機正在飛行;每一秒鐘,都有一架空中客車公司制造的飛機起飛。
3月末,空中客車首席執行官傅里(Guillaume Faury)接受《財經》采訪時表示,現在有三種主要的去碳化方法:一個是飛機本身,通過燃燒更少的燃料,飛機可以更經濟、更有效率;第二是通過技術手段提高飛機、航班、空中交通管理人員運轉的效率,使得運轉變得無縫;第三個就是使用可持續航空燃料(SAF),減少碳排放。
降低碳排放刻不容緩。從機隊更新、運營優化到生態修復,飛機制造商正構建全方位的綠色航空生態。
下一代飛機節油20%-30%
如果新一代的飛機更節能,燃燒更少的燃料,飛行就會更經濟、更有效率。
空客已經啟動了以清潔能源為基礎的新一代單通道飛機的研發計劃,預計本世紀(參數丨圖片)30年代后半期投入使用,與當前一代飛機相比,預計燃油效率將提高20%-30%。
由于現有的航空發動機在當前技術條件下已發揮出幾乎全部潛能,要實現飛機效率的重大飛躍,全新的發動機、機翼設計以及更多創新方案,必不可少。空客正在研究不同構型,進行綜合評估。
這些技術包括采用顛覆性開放式風扇設計得更高效的發動機;可顯著提高空氣動力學性能的長折疊式機翼;支持混合動力架構的下一代電池,其中電力越來越多地用于支持飛機上的推進和非推進功能,以及用于互聯飛機的輕質材料和集成系統。
如果將氫燃料作為飛機的動力來源,飛行過程中僅排放水蒸氣,完全消除了二氧化碳的排放。氫能被認為是終極的解決方案,氫能飛機也在探索中。
空客展出了這樣一臺概念飛機:由四臺2兆瓦電力推進發動機提供動力,每臺發動機均由一個燃料電池系統驅動,可將氫和氧轉化為電能。四個燃料電池系統將通過兩個液氫罐提供動力。
圖說:驗證機EcoPulse的電動螺旋槳由電池和渦輪發電機提供動力
拍攝:施智梁
目前氫能飛機的綜合地面測試計劃于2027年進行,這一概念將在未來幾年繼續完善,更多測試將有助于完善與氫燃料儲存和分配,以及推進系統相關的技術。但由于綠色氫燃料的基礎設施還遠未到位,氫能飛機預計在2040年左右投入運營。
空客認為,經過多年對氫能航空的研究,這是一條最有前途的發展路徑。
清潔燃油的中國方案
在航空業的碳排放中,約99%來自航空飛行活動的航油消耗。對于汽車而言,從燃油車轉到電動汽車就顯得環保,而對于百噸鋼鐵巨物飛機來說,更清潔的燃油是當下可行的方案,也就是可持續航空燃料,能最多減少80%的碳排放。
但困擾全球的是,可持續航空燃料的成本太高,約為現有燃油的四倍-五倍,限制了航空公司的使用意愿,尚處于推廣初期階段。
要解決這個問題,中國的作用重大——憑借200萬噸廢棄油脂、4900萬噸農業廢棄物等原料資源,中國有望在2030年實現可持續航空燃料年產能1200萬噸,占據全球供給重要一極。
“對我來說,真正令人振奮的,是看到技術在中國發展的速度和廣度。中國的科技正在‘爆炸式發展’。”空客首席技術官薩賓(Sabine Klauke)對《財經》表示,諸多科研院所和高校在可持續航空燃料的生產路徑研發中發揮著重要作用,如油脂加氫、醇制合成燃料、氣化+費托等技術的突破,為全球民航業減碳貢獻了中國的解決方案。
空客預測,中國民航機隊規模將于2043年突破1.1萬架,可持續航空燃料需求將迎來爆發式增長。其與中國石化、中國航油等中國合作伙伴一起正在為優化可持續航空燃料產業生態而努力,空客天津已啟用可持續航空燃料進行交付飛行和測試飛行。
同時,為破解當前中小運營商可持續航空燃料采購困境,空客推出全球首個“記賬與認領”機制,允許企業購買可持續航空燃料證書并認領減排額度,無需物理運輸燃料。
這一機制對于那些采購量有限,且與供應點相距較遠的客戶而言格外有益,能提升潛在客戶獲取可持續航空燃料的便捷程度。目前SMBC航空資本、AerCap等7家巨頭已簽署合作備忘錄,試點項目將于2025年全面啟動。
“中國在可再生能源方面的發展速度非常快,除了擁有豐富的生物燃料原料來源,中國還可能在使用綠色氫、與從大氣中捕獲的二氧化碳相結合生成合成航空燃料等技術方面成為領先者。”空客首席可持續發展官朱莉(Julie Kitcher)告訴《財經》。
2050年航空業要實現凈零碳排放
即使可持續航空燃料全面鋪開,也無法覆蓋全生命周期的碳足跡。機隊的年輕化和燃油效率的提高對于脫碳固然重要,但在高速增長的市場,增量總是很輕易地超過存量的減少。碳抵消則是更有前景的領域,在全行業采取必要行動逐步降低自身排放量的過程中,它可以充當過渡手段。
航空業正將目光投向更廣闊的生態修復領域,比如空客與陽光動力基金會宣布建立為期三年的合作伙伴關系。
地面觀測手段有限,依托衛星和直升機領域的專業航空航天技術,能解鎖更多地球信息。通過此次合作,成功入選的項目將獲得豐富的資源支持,包括空客在航空航天領域的技術能力支持,例如用于地球觀測的衛星數據,以及用于高效空中評估與驗證的直升機。
陽光動力基金會創始人兼主席貝特朗·皮卡爾(Bertrand Piccard)告訴《財經》,通過將航空航天技術與自然導向型解決方案相結合,可以讓創新想法落地,應對從生態系統退化、水資源安全,以及從自然災害風險到例如衛星環境檢測系統解決方案等關鍵社會問題。
圖說:ZEROe氫動力飛機燃料電池發動機模型
拍攝:施智梁
為實現碳抵消,航空業各出奇招:在國內,南方航空推出了“綠色飛行,按需用餐”服務,旅客可以選擇免餐食兌換積分,幫助實現個人碳抵消;在海外,阿提哈德航空通過“綠色常旅客計劃”,鼓勵會員減少碳足跡,例如抵消駕駛、室內制冷或烹飪產生的碳排放。
根據國際民航組織(ICAO)的規劃,到2050年,全球航空業要實現凈零碳排放。
正如朱莉所說,氣候風險既是一種人道主義風險,也是一種“商業風險、金融風險”。對于飛機制造商而言,或許未來真正的競爭不是飛機賣了多少架,而是誰制定了碳中和時代的技術標準。
責編 | 王祎
題圖 | 東方IC
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