以氢能和电力实现零排放航空

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  • 到2050年,航空业实现零排放需要多种解决方案相结合,其中新型推进和燃料技术将发挥重要作用。

  • 据一些估算,所有飞行距离不足2,500英里的航班(目前占航空CO2排放量的50%以上)可以实现电力化或采用氢动力。

  • “真正零排放目标”倡议致力于借助电动和氢能飞行技术,加快零排放航空的部署与规模化发展。

新冠肺炎疫情使公众更加深刻地认识到飞行在我们生活中所扮演的角色。除了巨大的生命损失,世界各地的人们还深感悲痛,因为他们无法探望远方的亲人。数百万人在旅游业失去了工作,而有实力的政府则斥资数十亿美元,试图维持航空航天和航空业这些被视为战略性且提供大量就业岗位的行业。

与此同时,飞行对环境的影响再次受到关注。欧盟的“一揽子计划”(Fit for 55)气候变化计划提出了提高航空燃料成本以及强制使用可持续航空燃料(SAF)的建议,以期减少排放。法国近期通过一项法律,禁止在存在可在2.5小时内完成相同行程的类似铁路线路的情况下运营航班。英国的《交通脱碳计划》设定了目标,即到2040年所有国内航班实现零排放。

实现零排放的路径

尽管目前航空出行的排放量约占全球CO2排放量的2.5%,但随着其他行业找到减排和减少排放的方法,以及新兴市场对航班需求的增长,这一比例很可能会上升。据欧盟委员会称,到21世纪中叶,如果不采取大刀阔斧的减排措施,航空需求可能使航空温室气体排放量较2005年水平增长300%以上。此外,人们日益认识到航空通过非CO2排放造成的额外气候影响,这类排放可能占该行业对气候变化影响的60%之多。

据负责监管航空业的联合国专门机构国际民航组织(ICAO)称,到2050年,航空业实现零排放需要多种解决方案相结合,其中新型推进和燃料技术将发挥重要作用。能够直接用于现有发动机的可持续航空燃料(SAF)在短期内为减少航空排放提供了最重要的机遇,尤其是在长途航班领域,因为要摆脱传统燃烧方式仍需技术实现重大突破。

然而,飞行距离不足600英里的短途航班占航空公司总排放量的17%以上,电动和氢动力飞机等突破性技术可以在应对这一问题上发挥重要作用,不仅能减少二氧化碳,还能减少影响人类健康和环境的其他类型排放,如氮氧化物和凝结尾。

据一些估算,所有飞行距离不足2,500英里的航班(目前占航空CO2排放量的50%以上)可以实现电力化或采用氢动力。此外,采用混合电力系统与可持续航空燃料组合驱动的飞机在理论上不存在航程限制。采用零排放飞机的航班网络也可能变得更加高效,因为它们会激励更多小型航班采用点对点而非枢纽辐射式运营模式。

迈向净零排放的路径。Image: 国际民航组织(ICAO)

电动和氢动力航空不仅是提升航空可持续性的契机,也是巨大的经济机遇。Joby、Lilium、Archer和Vertical Aerospace四家电动航空公司于2021年宣布了上市计划。前一年,氢能和电动航空领域也取得了多项重要里程碑。2020年9月,初创公司ZeroAvia完成了首次载客飞行,该商用级飞机由氢燃料电池提供动力,从英国克兰菲尔德机场起飞。

同一周内,空客公布了三种零排放商用飞机概念,这些飞机有望于2035年前投入使用,包括一款涡桨设计(最多100名乘客,航程超过1,000海里)、一款涡扇设计(120至200名乘客,航程2,000海里以上),以及一款“融合翼体”设计(最多200名乘客)。与此同时,波音也在通过其合资企业Wisk推进一款纯电动飞机的认证工作,并承诺在本十年末前使其所有飞机具备100%使用可持续航空燃料的能力。

“真正零排放目标”倡议

这一转型需要全球公共部门、私营部门和民间社会之间的协作。为此,世界经济论坛近期发起了“真正零排放目标”倡议,致力于借助电动和氢能飞行技术,加快零排放航空的部署与规模化发展。

本次发布得到了一批高雄心合作伙伴的参与,包括空客、阿拉斯加航空、Ampaire、波音、易捷航空、巴西航空工业公司、Eve Air Mobility、湾流、Joby Aviation、MagniX、罗尔斯·罗伊斯、史基浦机场、Surf Air、Universal Hydrogen、Wright Electric和ZeroAvia;知识合作伙伴包括麦肯锡公司、剑桥大学航空影响加速器以及航空环境联合会;并获得了四方气候基金会和突破能源的慷慨支持。

世界经济论坛在航空排放方面开展了哪些工作?

该倡议将探讨在技术、行业动态、基础设施与供应链、监管和公众接受度等领域,释放真正零排放航空潜力所需的条件。通过研究技术成熟度、总拥有成本和基础设施需求等问题,我们可以建立共同的事实基础,以支持各方领导者作出投资和政策决策,加快航空业脱碳进程。

“真正零排放目标”将提出一份行业路线图,以加快行业转型,该路线图将在格拉斯哥举行的《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会(COP26)上公开发布,同时还将发布一系列关于技术、转型融资和政策的文章及行业承诺。通过加快向零排放航空转型,我们可以在确保地球健康造福子孙后代的同时,实现全球公平增长。

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