航空業減排亟待技術創新助力
2021-07-05 607 gjys004
國際能(neng)源(yuan)署的(de)(de)(de)數據顯示(shi),全(quan)球航空(kong)業(ye)的(de)(de)(de)二氧化碳(CO2)排(pai)放量(liang)(liang)“在過去20年內迅速上升”,在2019年達到近10億噸,相當于“全(quan)球化石燃料燃燒產生CO2排(pai)放量(liang)(liang)的(de)(de)(de)2.8%”。世(shi)界野生動物(wu)基金會也將航空(kong)業(ye)描述(shu)為“溫室氣體排(pai)放量(liang)(liang)增長最(zui)快(kuai)的(de)(de)(de)來源(yuan)之一”,并稱航空(kong)旅行是“目前個人能(neng)進行的(de)(de)(de)碳排(pai)放最(zui)密集的(de)(de)(de)活動”。
在(zai)各國攜(xie)手邁(mai)向碳(tan)中(zhong)和的大趨勢下,航空(kong)業減碳(tan)行動(dong)刻不容緩。正如(ru)英國克蘭菲爾德(de)大學宇(yu)航學院(yuan)院(yuan)長伊恩(en)·格雷所稱(cheng),零碳(tan)是航空(kong)業的“重中(zhong)之重”,需(xu)要一系列(lie)創新(xin)來應(ying)對這一挑戰(zhan)。
美國消費者新(xin)聞與商業頻道(CNBC)報道,這(zhe)些(xie)創新(xin)包括研制出可持續的航空燃料、采用電(dian)推(tui)進(jin)系統、使用新(xin)型輕質材料以及增強型碳(tan)復合材料等,還需要制定相關政(zheng)策,對(dui)航空業進(jin)行(xing)“適當的監管”。
氫(qing)燃料受青睞
從1903年萊特兄弟(di)的歷(li)史(shi)(shi)(shi)性飛(fei)行到超音速飛(fei)機,一部航(hang)空史(shi)(shi)(shi)就是(shi)一部由技術創新和(he)雄心壯(zhuang)志推(tui)動(dong)的勵志史(shi)(shi)(shi)。現(xian)在,該行業(ye)繼續(xu)表現(xian)出對創新的渴望,不(bu)少業(ye)內(nei)人士成為氫(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(ran)料電池(chi)飛(fei)機(ji)(ji)在英格蘭克蘭菲(fei)爾德機(ji)(ji)場(chang)完成(cheng)了首飛(fei),這是“商業級氫燃(ran)料電池(chi)飛(fei)機(ji)(ji)的(de)首秀(xiu)”,標志著(zhu)人類向低排放和零(ling)排放飛(fei)行又邁(mai)進了一步。
其(qi)實,此前科學(xue)家(jia)已(yi)研制(zhi)出了(le)其(qi)他(ta)氫燃(ran)(ran)料電池飛(fei)機(ji)。2017年,以中(zhong)國(guo)科學(xue)院大連(lian)化(hua)學(xue)物理研究所研制(zhi)的20千瓦(KW)燃(ran)(ran)料電池系統為動力電源的中(zhong)國(guo)國(guo)內(nei)第一(yi)架(jia)有人駕(jia)駛燃(ran)(ran)料電池試驗(yan)機(ji)成功首(shou)飛(fei)。2012年,由同濟大學(xue)與上海一(yi)家(jia)企(qi)業(ye)聯(lian)合(he)研制(zhi)的中(zhong)國(guo)第一(yi)架(jia)純燃(ran)(ran)料電池無人機(ji)“飛(fei)躍一(yi)號”,在上海奉賢海邊首(shou)次(ci)試飛(fei)成功。
ZeroAvia首席執行官瓦爾(er)·米夫塔霍夫說:“雖然一些實驗飛機已經使(shi)用氫燃料(liao)電池作為動力飛行,但我們(men)的(de)商用飛機的(de)規模表明,付費乘客可能(neng)很快就會登上(shang)真(zhen)正的(de)零(ling)排(pai)放航(hang)班。”
“飛(fei)躍一(yi)號”項目負責(ze)人(ren)、同濟大學許震宇副教(jiao)授表示:“為積極應對能(neng)源與環境挑戰,開發使用生物質(zhi)能(neng)、氫能(neng)等新(xin)能(neng)源的(de)飛(fei)行器,已成(cheng)為航空(kong)技術的(de)未來發展(zhan)方向之一(yi),特別是(shi)以氫氣(qi)為原(yuan)料、真正實現零排放的(de)燃料電池電動飛(fei)機(ji),更是(shi)航空(kong)工業的(de)一(yi)個重要發展(zhan)趨勢。”
此(ci)外(wai),去年9月,法國空中(zhong)客車公(gong)司也發布(bu)了3架以氫為燃料(liao)的(de)概念飛(fei)機(ji)(ji)的(de)細節(jie),聲稱這些飛(fei)機(ji)(ji)將在2035年翱翔藍天。
不僅僅是(shi)氫燃料
盡管如此(ci),格雷表(biao)示(shi):“氫燃料(liao)電池實(shi)際上一般用于小型飛機(ji),也就是航程為1000公里以下(xia)的飛機(ji),而航空業碳排放的‘罪魁禍首(shou)’來(lai)自長途飛行。”
今(jin)年(nian)早些時(shi)候,歐(ou)洲空中(zhong)導航安(an)全組(zu)織(zhi)發布的(de)一(yi)份可持(chi)續發展簡報稱(cheng),“盡管歐(ou)洲機(ji)場2020年(nian)僅(jin)約6%的(de)航班是長(chang)途(tu)飛行(超過4000公(gong)里),但歐(ou)洲航空業CO2排放(fang)量的(de)一(yi)半以上來(lai)自(zi)長(chang)途(tu)飛行”。
這一觀點得到了歐(ou)洲運輸與(yu)環境協會航(hang)空經理(li)喬(qiao)·達爾代納的支持。她表示(shi):“航(hang)空CO2排(pai)放中最(zui)大(da)的一部(bu)分(fen)與(yu)長(chang)途飛行有關。長(chang)途飛行要想減碳,必需用(yong)可(ke)持續(xu)航(hang)空燃料(liao)取(qu)代目前(qian)廣泛使用(yong)的煤油,可(ke)持續(xu)航(hang)空燃料(liao)將(jiang)在(zai)航(hang)空業的減排(pai)行動中發揮重要作用(yong)”。
歐盟(meng)航(hang)空安全局表(biao)示,可持(chi)續航(hang)空燃料(liao)“目前還沒有一個國際公認的(de)(de)定義”,不過,空中客車公司將可持(chi)續航(hang)空燃料(liao)描述為“由可再生的(de)(de)原材料(liao)制(zhi)成的(de)(de)航(hang)空燃料(liao)”,最常見(jian)的(de)(de)原料(liao)是(shi)農作物,用過的(de)(de)食用油和動物脂(zhi)肪。
格雷說(shuo):“目(mu)(mu)前,可持(chi)(chi)續航空燃料面臨的(de)(de)重大挑戰是,如(ru)何以適(shi)當的(de)(de)成(cheng)本(ben)生產(chan)出所需的(de)(de)數量。目(mu)(mu)前很多科學家都(dou)在研究如(ru)何利(li)用當地的(de)(de)廢物或資源生產(chan)可持(chi)(chi)續燃料。”
令(ling)人們(men)感興(xing)趣的(de)(de)一種(zhong)燃(ran)料是電子煤油(合成煤油),由CO2和氫氣(qi)混合而成。達爾(er)代納稱:“它最(zui)棒的(de)(de)地方在于,這(zhe)種(zhong)碳中(zhong)性材料可(ke)以(yi)在不改變發動機和飛機技術(shu)的(de)(de)情況下使用。在未來幾(ji)年里,降(jiang)低其生(sheng)產成本是關鍵。”
適當監管很重要(yao)
除上述創新外,近年來圍繞(rao)電推進(jin)系統的討論也很多,Volocopter和(he)Lilium等公司都在開發電動垂直起降飛機(eVTOL)。
雖然技(ji)術很(hen)重要(yao),但制定(ding)相關(guan)規(gui)則,促進航空產業減碳(tan)也非常重要(yao)。這方面的例子包括“國際航空碳(tan)抵(di)消(xiao)和減少計劃”、歐盟自2012年起(qi)將航空CO2排放納入排放交(jiao)易體系等。
達爾(er)代納強調了“適當監管”的(de)重要性。她說:“如果政府有效地(di)為(wei)排(pai)放和(he)污染定價,然后強制使(shi)用清(qing)潔(jie)技(ji)術,這(zhe)就(jiu)向私人和(he)公共投(tou)資者(zhe)發出(chu)了投(tou)資清(qing)潔(jie)技(ji)術的(de)正確信(xin)號,這(zhe)將帶來金(jin)融附(fu)加值以及環境附(fu)加值,這(zhe)些(xie)是航空業脫碳行(xing)動取得成功的(de)關鍵之一。”