航空業減排亟待技術創新助力
2021-07-05
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國際能(neng)源署(shu)的(de)(de)(de)數據顯示,全(quan)球航空業(ye)的(de)(de)(de)二氧(yang)化(hua)碳(CO2)排(pai)放(fang)量(liang)“在過去20年(nian)內(nei)迅速上(shang)升”,在2019年(nian)達(da)到近(jin)10億噸,相當(dang)于“全(quan)球化(hua)石燃(ran)(ran)料燃(ran)(ran)燒產(chan)生(sheng)CO2排(pai)放(fang)量(liang)的(de)(de)(de)2.8%”。世界野生(sheng)動物基金會(hui)也將航空業(ye)描述為“溫室氣(qi)體排(pai)放(fang)量(liang)增長最快的(de)(de)(de)來源之一”,并(bing)稱航空旅行(xing)是“目(mu)前個人能(neng)進行(xing)的(de)(de)(de)碳排(pai)放(fang)最密集的(de)(de)(de)活動”。
在各國攜(xie)手邁向碳(tan)中(zhong)和的大趨勢(shi)下(xia),航(hang)空(kong)業減碳(tan)行(xing)動刻不容緩(huan)。正如英國克蘭(lan)菲(fei)爾(er)德大學宇航(hang)學院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)長伊恩·格(ge)雷所稱,零碳(tan)是(shi)航(hang)空(kong)業的“重中(zhong)之重”,需要(yao)一系(xi)列創新來應(ying)對這一挑(tiao)戰。
美(mei)國(guo)消費者新聞與商業頻道(dao)(CNBC)報道(dao),這些創新包括(kuo)研(yan)制(zhi)出可持續(xu)的航(hang)空(kong)燃料(liao)(liao)、采用(yong)電推進系統、使用(yong)新型(xing)輕(qing)質材料(liao)(liao)以及增強型(xing)碳復合材料(liao)(liao)等,還需(xu)要制(zhi)定相關政(zheng)策,對航(hang)空(kong)業進行“適當的監管(guan)”。
氫燃料受青(qing)睞(lai)
從(cong)1903年萊(lai)特兄弟的歷史性(xing)飛(fei)行(xing)到超音速飛(fei)機,一部航空史就是(shi)一部由技術創新和(he)雄(xiong)心(xin)壯志推動的勵志史。現在,該行(xing)業繼續表現出對創新的渴望,不少業內(nei)人士成(cheng)為氫(qing)燃料電池飛(fei)機的擁躉(dun)。
2020年9月,英國ZeroAvia公司的(de)6座Piper M級氫燃料(liao)電池飛(fei)(fei)(fei)機在(zai)英格蘭克蘭菲(fei)爾德(de)機場(chang)完成了首(shou)飛(fei)(fei)(fei),這(zhe)是(shi)“商業級氫燃料(liao)電池飛(fei)(fei)(fei)機的(de)首(shou)秀”,標志著人類向(xiang)低排(pai)放和零(ling)排(pai)放飛(fei)(fei)(fei)行又(you)邁(mai)進了一步。
其(qi)(qi)實,此前科學(xue)家(jia)已研(yan)(yan)制出了其(qi)(qi)他氫燃料(liao)電(dian)池(chi)(chi)飛機。2017年,以中國科學(xue)院大(da)連化學(xue)物理研(yan)(yan)究所研(yan)(yan)制的(de)20千(qian)瓦(KW)燃料(liao)電(dian)池(chi)(chi)系統(tong)為(wei)動力電(dian)源的(de)中國國內第一(yi)架(jia)有人駕駛燃料(liao)電(dian)池(chi)(chi)試驗機成功首飛。2012年,由同(tong)濟大(da)學(xue)與上海一(yi)家(jia)企業聯合(he)研(yan)(yan)制的(de)中國第一(yi)架(jia)純燃料(liao)電(dian)池(chi)(chi)無人機“飛躍一(yi)號(hao)”,在(zai)上海奉賢海邊首次試飛成功。
ZeroAvia首席執行官瓦爾·米夫塔(ta)霍夫說:“雖然一些實驗飛機已經使用(yong)氫燃料電池作為動力飛行,但我們的商用(yong)飛機的規模表(biao)明(ming),付費乘客可能很快就會登上真正的零排放(fang)航(hang)班。”
“飛(fei)躍一(yi)號”項目負責(ze)人(ren)、同(tong)濟(ji)大(da)學(xue)許震宇(yu)副(fu)教授表示:“為積極(ji)應對能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)與環境挑戰,開發(fa)(fa)使用生(sheng)物質能(neng)(neng)、氫能(neng)(neng)等(deng)新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)的(de)飛(fei)行器,已成為航(hang)空技術的(de)未來發(fa)(fa)展方(fang)向之(zhi)一(yi),特(te)別是(shi)以氫氣為原(yuan)料(liao)、真(zhen)正(zheng)實現零排放(fang)的(de)燃料(liao)電池電動飛(fei)機,更是(shi)航(hang)空工(gong)業的(de)一(yi)個重要發(fa)(fa)展趨勢(shi)。”
此外,去(qu)年(nian)9月,法國空中客(ke)車公司也(ye)發布(bu)了3架(jia)以(yi)氫為燃料(liao)的概念(nian)飛機的細節,聲(sheng)稱這些(xie)飛機將(jiang)在2035年(nian)翱翔藍天。
不僅僅是氫(qing)燃(ran)料
盡管如此(ci),格(ge)雷表示:“氫燃料電池實際上一般用于小(xiao)型飛機,也(ye)就是航(hang)程為1000公里以下(xia)的(de)飛機,而航(hang)空業碳(tan)排放的(de)‘罪魁禍首’來自長(chang)途飛行(xing)。”
今(jin)年早些時候(hou),歐洲(zhou)空(kong)中導航安全組(zu)織發布的(de)一份可持續發展簡報稱,“盡管(guan)歐洲(zhou)機場2020年僅約6%的(de)航班是長(chang)途(tu)飛行(xing)(超過4000公里),但歐洲(zhou)航空(kong)業CO2排放(fang)量(liang)的(de)一半以上來自長(chang)途(tu)飛行(xing)”。
這一觀點得(de)到(dao)了歐洲運(yun)輸與環境協會航(hang)空(kong)(kong)經(jing)理喬(qiao)·達(da)爾代(dai)納的(de)(de)支持。她表示:“航(hang)空(kong)(kong)CO2排放中最大(da)的(de)(de)一部分(fen)與長(chang)途(tu)飛行(xing)有關。長(chang)途(tu)飛行(xing)要(yao)想減碳,必需用(yong)(yong)可(ke)持續(xu)航(hang)空(kong)(kong)燃料取代(dai)目前廣泛(fan)使用(yong)(yong)的(de)(de)煤(mei)油,可(ke)持續(xu)航(hang)空(kong)(kong)燃料將在航(hang)空(kong)(kong)業的(de)(de)減排行(xing)動(dong)中發揮重要(yao)作(zuo)用(yong)(yong)”。
歐盟航空安全局表示,可持續航空燃料(liao)“目前還沒(mei)有一(yi)個(ge)國(guo)際公認的(de)定義”,不過(guo),空中客車公司將(jiang)可持續航空燃料(liao)描(miao)述為“由可再生的(de)原材料(liao)制成的(de)航空燃料(liao)”,最(zui)常(chang)見的(de)原料(liao)是農作物(wu),用過(guo)的(de)食用油和(he)動物(wu)脂肪。
格(ge)雷說:“目前(qian),可(ke)持(chi)續航空燃(ran)料(liao)面臨的重大挑戰是,如何以適(shi)當(dang)的成(cheng)本生產出所(suo)需(xu)的數量(liang)。目前(qian)很多科學家都在研究如何利用當(dang)地的廢物或資(zi)源生產可(ke)持(chi)續燃(ran)料(liao)。”
令(ling)人(ren)們感興趣的(de)(de)一種燃料是(shi)電(dian)子煤(mei)油(合(he)成煤(mei)油),由CO2和氫氣混合(he)而成。達爾代納(na)稱:“它最棒的(de)(de)地方在(zai)于,這種碳(tan)中性(xing)材料可以在(zai)不改變發(fa)動機和飛機技術(shu)的(de)(de)情(qing)況下使用。在(zai)未(wei)來幾年(nian)里,降低其(qi)生產成本是(shi)關鍵。”
適當監管很重(zhong)要(yao)
除上述創(chuang)新(xin)外,近年來圍繞電推進系統的討論也(ye)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(xiang)關規則,促進航空(kong)產業減碳也非常重要。這方面的例子包括“國際航空(kong)碳抵消和減少(shao)計劃”、歐盟自(zi)2012年起將航空(kong)CO2排(pai)放(fang)納入排(pai)放(fang)交(jiao)易(yi)體系(xi)等(deng)。
達爾(er)代納強調了“適(shi)當監管”的重要性。她說:“如果(guo)政府有效地為排放和(he)污(wu)染定價,然后(hou)強制使用清潔(jie)技術,這(zhe)就向私人和(he)公共投資(zi)(zi)者發出了投資(zi)(zi)清潔(jie)技術的正(zheng)確信號,這(zhe)將帶來金融附(fu)加值(zhi)(zhi)以及環境附(fu)加值(zhi)(zhi),這(zhe)些是航空(kong)業脫碳(tan)行動取得成功(gong)的關鍵之(zhi)一。”