航空業減排亟待技術創新助力 氫燃料受青睞

國際能源署的數據顯示，全球航空業的二氧化碳(CO2)排放量“在過去20年內迅速上升”，在2019年達到近10億噸，相當于“全球化石燃料燃燒產生CO2排放量的2.8%”。世界野生動物基金會也將航空業描述為“溫室氣體排放量增長最快的來源之一”，并稱航空旅行是“目前個人能進行的碳排放最密集的活動。”

在各國攜手邁向碳中和的大趨勢下，航空業減碳行動刻不容緩。正如英國克蘭菲爾德大學宇航學院院長伊恩·格雷所稱，零碳是航空業的“重中之重”，需要一系列創新來應對這一挑戰。

美國消費者新聞與商業頻道(CNBC)報道，這些創新包括研制出可持續的航空燃料、采用電推進系統、使用新型輕質材料以及增強型碳復合材料等，還需要制定相關政策，對航空業進行“適當的監管”。

氫燃料受青睞

從1903年萊特兄弟的歷史性飛行到超音速飛機，一部航空史就是一部由技術創新和雄心壯志推動的勵志史。現在，該行業繼續表現出對創新的渴望，不少業內人士成為氫燃料電池飛機的擁躉。

2020年9月，英國ZeroAvia公司的6座Piper M級氫燃料電池飛機在英格蘭克蘭菲爾德機場完成了首飛，這是“商業級氫燃料電池飛機的首秀”，標志著人類向低排放和零排放飛行又邁進了一步。

其實，此前科學家已研制出了其他氫燃料電池飛機。2017年，以中國科學院大連化學物理研究所研制的20k千瓦燃料電池系統為動力電源的中國國內第一架有人駕駛燃料電池試驗機成功首飛。2012年，由同濟大學與上海一家企業聯合研制的中國第一架純燃料電池無人機“飛躍一號”，在上海奉賢海邊首次試飛成功。

ZeroAvia首席執行官瓦爾·米夫塔霍夫說：“雖然一些實驗飛機已經使用氫燃料電池作為動力飛行，但我們的商用飛機的規模表明，付費乘客可能很快就會登上真正的零排放航班。”

“飛躍一號”項目負責人、同濟大學許震宇副教授表示：“為積極應對能源與環境挑戰，開發使用生物質能、氫能等新能源的飛行器，已成為航空技術的未來發展方向之一，特別是以氫氣為原料、真正實現零排放的燃料電池電動飛機，更是航空工業的一個重要發展趨勢。”

此外，去年9月，法國空中客車公司也發布了3架以氫為燃料的概念飛機的細節，聲稱這些飛機將在2035年翱翔藍天。

不僅僅是氫燃料

盡管如此，格雷表示：“氫燃料電池實際上一般用于小型飛機，也就是航程為1000公里以下的飛機，而航空業碳排放的‘罪魁禍首’來自長途飛行。”

今年早些時候，歐洲空中導航安全組織發布的一份可持續發展簡報稱，“盡管歐洲機場2020年僅約6%的航班是長途飛行(超過4000公里)，但歐洲航空業CO2排放量的一半以上來自長途飛行”。

這一觀點得到了歐洲運輸與環境協會航空經理喬·達爾代納的支持。她表示：“航空CO2排放中最大的一部分與長途飛行有關。長途飛行要想減碳，必需用可持續航空燃料取代目前廣泛使用的煤油，可持續航空燃料將在航空業的減排行動中發揮重要作用。”

歐盟航空安全局表示，可持續航空燃料“目前還沒有一個國際公認的定義”，不過，空中客車公司將可持續航空燃料描述為“由可再生的原材料制成的航空燃料”，最常見的原料是農作物，用過的食用油和動物脂肪。

格雷說：“目前，可持續航空燃料面臨的重大挑戰是，如何以適當的成本生產出所需的數量。目前很多科學家都在研究如何利用當地的廢物或資源生產可持續燃料。”

令人們感興趣的一種燃料是電子煤油(合成煤油)，由CO2和氫氣混合而成。達爾代納稱：“它最棒的地方在于，這種碳中性材料可以在不改變發動機和飛機技術的情況下使用。在未來幾年里，降低其生產成本是關鍵。”

適當監管很重要

除上述創新外，近年來圍繞電推進系統的討論也很多，Volocopter和Lilium等公司都在開發電動垂直起降飛機(eVTOL)。

雖然技術很重要，但制定相關規則，促進航空產業減碳也非常重要。這方面的例子包括“國際航空碳抵消和減少計劃”、歐盟自2012年起將航空CO2排放納入排放交易體系等。

達爾代納強調了“適當監管”的重要性。她說：“如果政府有效地為排放和污染定價，然后強制使用清潔技術，這就向私人和公共投資者發出了投資清潔技術的正確信號，這將帶來金融附加值以及環境附加值，這些是航空業脫碳行動取得成功的關鍵之一。”(劉霞)