航空业需要减少碳排放，但这需要多种解决方案。
一种选择是混合动力电动飞机，它可以改善纯电动飞机的航程限制，从而帮助显著减少短途航空的排放。
但是，只有在用于制造和充电的电力为绿色电力时，涉及电池动力的混合解决方案才能实现减碳效益。
航空业约占全球年度二氧化碳排放量的3%，但它通常被视为最难脱碳的行业之一。这是因为乘坐飞机出行的人数每年都在增加，而脱碳所需的技术远未准备好大规模部署。
因此，单一技术或飞机运营方面的改变不足以实现净零排放。需要结合不同的策略，并辅以适当的激励措施和政策。这可能包括升级机场基础设施、生产可持续燃料或采用新的推进技术。
电气化已被用于汽车行业的脱碳，现在它也正被探索作为航空业的一种可能路径。电池驱动的飞行利用电池中储存的能量为电风扇提供推进动力。由于不涉及燃烧化石燃料，电气化可以消除飞行过程中的碳排放以及其他对环境不利的气体排放。
但是，在生产电池和发电以为其充电的过程中，仍可能排放温室气体。因此，与使用化石喷气燃料相比，必须在充电时使用可持续的电力来源，并采用可持续的电池生产方式，才能显著降低总体排放。
电池动力飞机也面临挑战。当今电池的重量约为同等数量喷气燃料的近50倍。飞机还必须携带超出行程所需的燃料或电池电量，以便在备降其他机场时能够继续飞行并安全降落。对于短途任务，这在所携带燃料总量中占相当大的比例，而额外的重量又会增加飞机的燃油消耗，从而缩短其航程。
助力混合动力飞机起飞
这就是混合动力飞机可以成为解决航空业脱碳挑战方案组成部分的原因。混合动力飞机除电池动力外，还使用另一种能源。
二次燃料来源以及推进系统的集成方式有多种选择：例如，二次燃料可以在其独立的发动机中燃烧，也可以在发电机中燃烧，为电池原本驱动的同一电机供电。另外，燃料电池可以利用氢气通过化学反应发电。电池动力和二次燃料可以同时使用，也可以交替使用，为飞机提供动力。
一种颇具前景的混合动力方案是使用化石燃料和涡轮发电机，为所需的储备能量提供动力。加入额外的燃料来源会增加飞机的复杂性和重量，但为本文*进行的AIA分析表明，这一增加的重量可能小于为储备能量而原本需要的电池重量。虽然额外的重量也可能提高能耗，但会增加飞机的航程。
混合动力和纯电池动力飞机的性能可通过以下方式进一步提升：使用电动机。目前客机通常使用的喷气发动机越大效率越高，但电动螺旋桨并非如此。沿机翼长度布置多个小型螺旋桨或使用翼尖螺旋桨，可以显著提高空气动力效率。
未来的混合动力飞机设计可以利用这些机会来减少温室气体排放并延长航程。
机场也能从混合动力飞机中受益
混合动力飞机还可以减少机场的碳足迹并改善当地空气质量。飞机排放可占机场排放总量的高达95%。这一排放可通过使用纯电池电动飞机来减少，从而消除碳排放以及其他有害污染物。
完全电动飞行需要在抵达和出发机场都配备充电基础设施。另一方面，在建设充电基础设施期间，混合动力电动飞机是一种可以迅速部署的解决方案。
如果目的地机场没有充电基础设施，混合动力飞机的电池可以在飞行中或在地面由机载喷气燃料动力装置充电。这会降低混合动力电动运营的环境效益，但在充电基础设施推广期间，它会增加混合动力飞机可飞抵的机场数量。
混合动力电动飞机的局限性
电池充电相关的排放在很大程度上取决于所用电力的来源。当然，随着可再生能源的增长，电网排放预计会下降，但AIA分析*表明，在某些地点和特定情况下，使用当今电网的电力为飞机提供动力可能会比使用喷气燃料飞机多产生约25%的二氧化碳。
电池生产的污染可能也比加工喷气燃料更严重，因为所涉及的采矿和制造过程都是能源密集型的。这些方法可能会有所改进，但仍存在不确定性，并且取决于为飞机选择的电池类型。
这就是为什么为所有行业建立清晰的脱碳路径非常重要——例如，建设更多可再生发电设施的益处将超出能源行业。
让短途航班实现混合动力化
目前，大多数正在研发的混合动力电动飞机的目标航程在500公里以下——这一细分市场导致的排放仅占全球乘客排放的不到6%。随着电池性能增强，混合动力电动飞机可能会接管短途航空市场（即航程达1500公里的航班），该市场占全球乘客排放的33%。
替代方案中长途航空的脱碳还需要其他方法，例如开发可持续的喷气燃料替代品，或转向氢气等全新燃料。当然，通过机队更新和运营改进来提高效率，也将成为全行业净零解决方案的重要组成部分。
混合动力电动飞机可以显著减少短途飞行的排放，并且其航程远超纯电池动力电动飞机。即便目前在获取足够的可持续电力来为电池充电和生产电池方面仍存在挑战，混合动力飞机仍可在减少航空业排放方面发挥关键作用。
结合其他技术和做法，混合动力飞机可以帮助航空业应对其脱碳挑战并实现净零排放。
*专为本文开展的AIA分析，重点计算了一架70座支线飞机的效率、重量和排放，所用数据来自Our World in Data（电力碳强度）、2024 Bloomberg New Energy Outlook（经济转型情景，2050年预测）、Lowcarbonpower.org（可再生能源排放）以及其他研究。世界经济论坛尚未核实该分析背后的计算。
