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民航减碳势在必行 飞机“氢”装上阵

时间:2022-04-04 08:56来源:中国民航网 作者:航空

  易捷航空公司还表示,公司正与空客、罗罗和莱特电气等公司就零排放技术开展合作,计划到本世纪30年代中后期,可以为客户提供由氢燃料、氢电或电动飞机完成的飞行服务。

  2021年11月,巴西航空工业公司公布了名为Energia的飞机研发计划,表示研发目标是探索“帮助行业实现到2050年净零碳排放目标”的方法,包括多种机型。其中,氢电动能源H2燃料电池飞机将于2035年推出,最多可搭载19名旅客,二氧化碳排放量为零;EnergiaH2燃气轮机将采用氢或SAF/JetA涡轮推进器,能够容纳35名~50名旅客,二氧化碳排放量为零,计划在2040年投入市场。

  新型高效氢推进系统开发进行时

  今年2月,美国能源部批准普惠公司开发新型高效氢推进系统项目。惠普公司将开发一种氢蒸汽喷射中冷涡轮发动机,在热力学发动机循环中燃烧氢气,以减少温室气体排放。该公司表示,新发动机将在飞行中实现二氧化碳零排放,同时将下一代单通道飞机的氮氧化物排放量减少80%,并将燃料消耗量减少35%。

  也是在今年2月,空客公司与大韩航空、韩国液化气集团和仁川国际机场签署了一份谅解备忘录,将共同探索氢气在韩国航空业脱碳场景中的应用,以及韩国国内机场基础设施如何建设以支持氢能源飞机运行等问题的解决方案。其中,韩国液化气集团将负责氢气生产、液化、储存和输送层面的技术支持,大韩航空将负责提供地面飞机运营和航空管理与运营层面的技术支持,空客公司将提供氢动力飞机技术层面的支持,仁川国际机场将提供机场发展计划实施层面的支持。

  氢能源飞机研发虽然已经成为主流趋势,但是今后发展仍面临巨大挑战。如何储存氢气是首要问题。液态氢的能量密度只有传统航空燃料的1/4左右,这意味着如果想获得相同的能量,在使用氢气时需要一个更大的储罐装置。因此,飞机需要重新设计以增加燃料储存空间。此外,机场基础设施也需要进行调整,以便氢气的运输和储存。但是,由于氢气可以从水中提取,机场可以就地生产氢燃料,从而减少了对燃料运输的需求,减少了排放、运输安全上的隐患。(中国民用航空局国际合作服务中心 齐福全编译)

  延伸

  氢能源成为民航碳减排潜在方案

  航空业将在2050年前减少污染,实现净零排放目标,这使全球航空业面临着越来越大的压力,因而引发了一轮令人兴奋的创新浪潮,一些观察人士将其描述为航空业的“第三次革命”。

  较小的无人驾驶飞行器,例如无人机和空中出租车等,由于运营时间较短,适合使用可充电电池供电。与此同时,从支线涡轮螺旋桨飞机到单通道客机,更大的飞机需要更密集的能源,类似于喷气燃料提供的能源。由于长途飞行的任务性质,远程大型客机离能够脱碳还有很长的路要走,因为远程飞行运载的旅客或货物很多,这些大型飞机目前还不能摆脱航空煤油。作为替代措施,航空公司将寻求使用信用机制来抵消碳排放量,并使用可持续航空燃料。

  对于中期市场的挑战,氢能源具有很大优势,正成为潜在解决方案。研究发现,仅为飞机四台发动机中的一台提供动力所需的电池就足以装满整个客舱和货舱。因此,现在更倾向于挖掘氢能源潜力。空客公司计划在2035年之前交付一架零碳排放飞机,现在正在探索研发由通过改装的燃气涡轮发动机和氢燃料电池提供动力的发动机。

  人们越来越关注气候变化的影响,各国政府已经表示不能通过放弃航空旅行来应对气候变化。在新冠肺炎疫情导致全球大部分客机停飞之前,航空业的碳排放量约占全球排放量的2.5%。但这一数字将上升,因为其他行业的脱碳速度快于航空业。例如,汽车行业已经开始大规模应用电池和混合动力汽车。

  航空公司也在推动这一转变。在航空公司中,易捷航空的声音最大。易捷航空的年轻客户越来越想知道自己什么时候可以预订更环保的飞机,这促使易捷航空首席执行官约翰·伦德格伦承诺减少易捷航空对环境的影响。易捷航空已经与专门从事零碳排放技术的莱特电气和空客公司建立了合作伙伴关系。易捷航空发布的消息称,到本世纪30年代中期,氢动力飞机的航程将达到1300公里,这将使人们在伦敦与巴塞罗那等热门城市之间的旅行实现零碳排放。

  3月,英国航空航天技术研究所发布了FlyZero研究项目的第一份报告,对零碳商业飞行进行了研究,对氢能源在航空领域的潜力给予认可。该项目汇集了来自英国各地的专家,评估潜在的零碳排放飞机概念的设计挑战、制造需求、运行要求和市场机遇。

  FlyZero研究报告得出结论,绿色液氢是最可行的零碳排放燃料,有可能应用于使用燃料电池、燃气涡轮发动机和混合动力系统的更大飞机上。FlyZero项目总监ChrisGear和ATI首席执行官加里·埃利奥特表示:“今天制造的飞机比以往任何时候都更高效,而且将越来越多地使用化石燃料的替代品。这表示我们在碳排放方面向全球气候目标迈进了一大步。但是,如果我们可以完全消除碳排放,情况会怎样?航空业的新纪元即将到来。”

  虽然挑战是巨大的,但要取得成功的雄心更大,大量投资资金涌入关键技术研发领域。但需要制造的不仅是新型飞机本身。如果要让大型飞机在2035年前投入运营,必须大力推进氢能源进入商业客运服务所需的基础设施建设、更广泛的能力建设,以及监管和审定框架建设。FlyZero研究报告指出,需要特别关注的领域包括低温氢燃料系统、燃气涡轮发动机和进行地面、空中验证的飞机。与此同时,航空业必须继续推进可持续航空燃料所需的技术研发,如果要在2050年实现净零碳排放目标,就需要有可持续航空燃料和氢能源。

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