前言
航空業作爲溫室氣體排放增長最快的行業之一,其碳減排工作對於實現碳中和目標的影響至關重要。根據航空運輸行動組織ATAG的數據顯示,目前航空業的排放已經佔到了全球溫室氣體排放總量整體的 2% 以上,並預計在2050年將超過 3% 。
衆多航空公司和行動組織其實早在多年前就展開了對航空碳減排的探索,但由於面臨衆多挑戰與技術壁壘,航空業也成爲了最難實現碳減排的行業之一。今天我們還是來聊聊航空減排進程中的痛點和難點。
飛機減排
目前,我們可以看到,各上下游企業爲減少飛機碳排放採取了多種減排措施:
機上服務方面:
- 航空公司相繼推行使用可降解塑料製成的餐具、包裝、環保衛生紙等飛機供應品。
- 通過實行【航班按需備餐】(即根據乘客的實際需求來預備飛機餐食,無需用餐的乘客將獲得一定的飛行里程積分作爲交換)的倡議,促使乘客參與到低碳飛行的實際行動中來。
飛機制造方面:
- 飛行器製造商與研究組織積極佈局新型航空器研發,探索並應用了包括熱管理、渦扇發動機、複合材料動力風扇、開放式風扇等一系列升級改造技術。
- 通過改造機體結構,擴大機翼展長、翼身融合、調整重心、減輕質量等一系列手段降低燃油消耗。
雖然航空業已經對飛機減排路徑做了深入研究,但飛機減排進程仍舊緩慢,大多歸因於應用手段的侷限性:要麼是減排空間有限導致整體減排效果弱,要麼是升級改造成本大導致經濟效益低。因此,在飛機減排方面,仍舊需要更加突破性的技術和手段實現碳中和目標。
燃料替代
衆所周知,飛機作爲耗油量最大的交通工具之一,其燃料的使用是產生碳排放的主要因素(約佔航空運輸業總排放量的79%)。因此,針對航空燃料的減排路徑是首要考慮的。目前替代傳統化石能源燃料的主要兩種方式是:清潔燃料(氫能)和可持續航空燃料(SAF)。
氫能在商業航空領域的主要應用:
- 適用於小型、短程飛行的高壓氫氣和燃料電池;
- 適用於渦槳支線科技的液氫和燃料電池組合;
- 以及支持中、遠程渦輪客機的液氫燃料。
另外,由於氫能的清潔特性,各大製造商也紛紛加快氫能佈局,研發氫動力飛機。空客公司宣佈將在2035年投入使用第一架零碳排氫動力商用飛機。根據國際清潔交通委員會發布的《發展中的氫動能飛機性能分析白皮書》中分析推測: 假設以2035到2050年爲計算週期預測,如果可將20%-40%的現役飛機更換爲氫動力,將會減少航空業整體6%-12%的碳排放。
圖片來源:ICCT
可持續航空燃料(SAF):
可持續航空燃料被視爲航空業未來最有前景的替代燃料,目前根據原料分爲兩類,即生物衍生燃料和合成燃料。生物衍生燃料使用有機物質,例如二手食用油、動物脂肪、生活垃圾和能源作物等作爲原料,而合成燃料則由空氣或工業排放物中捕獲的二氧化碳製成。
可持續航空燃料的優勢主要體現在其生產過程中可以吸收二氧化碳,因此使得全生命週期的碳排放量減少至70%至100%。另外,可持續航空燃料可直接在現有的飛機燃油系統中使用,無需開發新的機載技術,這相較於機體節能升級改造,甚至更換購買具備高效能發動機的飛機減排路徑來講,大大的節省了成本。
但是如此綠色、可持續的替代方案爲何在實際應用上停滯不前呢?根據國際清潔運輸委員會(ICCT)發佈的數據顯示,其主要原因是源於成本價格(SAF的成本大約爲化石燃料的 4 倍)與上游供應。可持續航空燃料在滿足航空需求的同時也同時提供給陸上及海上交通工具,因此各行業的競相使用使其產量問題變得越發嚴峻,依據國際能源署披露,目前可持續航空燃料的使用佔比不足航空燃料總體使用量的0.1%。因此,如何解決可持續航空燃料的生產成本和供應問題是實現航空燃料去碳化的關鍵。
結語
在探尋飛機減排、燃油替代等技術升級、減排路徑之外,通過地空運行管理、航線優化以及碳抵消與碳捕捉(CCUS)等減排手段也在被全方位地積極探索與深入研究當中。推動航空碳減排的進程道阻且長,但對於應對全球氣候變化,實現碳中和的目標有着深遠意義。
參考文獻:
1. (2022)《看航空》 取自:
https://mp.weixin.qq.com/s/NnRCYRxuSpzmawUpHeSxiA
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