航空旅行的需求持续增长，因此，航空业已成为全球增长最快的行业之一。如果航空业的碳排放量继续以当前的速度增长，预计在未来几十年内，该行业将成为碳排放量最大的领域之一。 因此，迫切需要减少航空业的碳排放。航空公司、各国政府及制造商都深知这一点。2021年，国际航空运输协会的成员航空公司通过了一项决议，承诺到2050年实现碳排放净零。 今年7月，英国政府宣布了其“Jet Zero”计划，旨在同样于2050年前实现英国航空业的净零碳排放。制造商们继续在脱碳解决方案上投入巨资，包括电动推进、氢动力和可持续航空燃料。本文将更详细地探讨这三种解决方案。
电力推进
目前已有电动飞机原型机问世，多家初创企业和中小企业正在研发此类飞机，空客和罗尔斯·罗伊斯等公司也在对此进行研究。 电动飞机通常由一个或多个由电动机驱动的螺旋桨或旋翼组成，其动力来源于一个或多个电池或氢燃料电池。这意味着“尾气”排放为零；然而，要实现完全碳中和，电动飞机必须依赖可再生能源或碳中和能源来生产用于给电池充电的电力，或用于为燃料电池供能的氢气。 电动飞机还面临着与电动汽车类似的限制：续航里程受电池或燃料电池储能容量的限制，对于电池驱动的飞机而言，充电时间也是限制因素，这意味着其航班周转时间远长于使用传统航空燃油的飞机。 对于飞机而言，重量比对汽车而言更为关键，因为重量越大，飞机就越需要通过机翼或旋翼产生更大的升力。因此，若不影响飞机的整体设计，电动飞机的电池容量很难轻易增加。 基于这些原因，电动飞机很可能仅限于短途客运，例如在城市目的地之间提供“空中出租车”服务。话虽如此，电动飞机实际上非常适合这一用途，因为它们不会造成当地的空气污染或噪音污染。罗尔斯·罗伊斯预测，城市电动飞机将在2020年代中期投入运营。
氢
氢不仅可用于燃料电池发电，还可作为内燃机的燃料。氢燃烧时不会产生任何碳排放，且现有的燃气轮机经过改装后即可使用氢作为燃料。氢的质量能量密度约为传统喷气燃料的三倍，这使其似乎非常适合长途和货运航班；然而，氢的体积能量密度以及单位质量所含的能量却较低。 这意味着飞机上需要大型储氢罐，且燃料重量相当可观。这并不理想，因为在飞机上，空间和重量都是极其宝贵的资源。此外，要成为一种碳中和燃料，制氢所用的能源必须来自可再生能源，或者其本身就达到碳中和。 氢燃料价格昂贵，运输需要专门的基础设施，且难以储存。尽管面临这些挑战，空客仍在氢能领域投入巨资，目标是在2035年前开发出全球首架采用氢动力推进的零排放商用飞机。
可持续航空燃料（SAFs）
或许，可持续航空燃料（SAFs）提供了最具前景的短期解决方案。这些燃料无需对现有燃气轮机航空发动机进行任何改装即可直接使用，且有望实现完全碳中和。可持续航空燃料主要分为两类：生物燃料和合成燃料。生物燃料由回收的废弃物制成，例如废弃食用油、工业废弃物以及农林残余物。合成燃料则是通过水与从大气中捕获的碳之间的电化学反应制成的。 就合成燃料而言，如果生产燃料所用的能源是可再生或碳中和的，且燃料燃烧时释放到大气中的碳量与生产燃料时捕获的碳量相等，那么该合成燃料就是完全碳中和的。 可持续航空燃料（SAF）的另一个优势在于，它们可以与传统航空煤油混合使用，从而至少在一定程度上减少净碳排放。例如，在美国，目前已批准使用可持续航空燃料含量最高达50%的航空燃料。 当前制约可持续航空燃料（SAF）广泛应用的挑战包括：航空燃料需遵循严格的审批流程，以及成本和供应问题。目前，可持续航空燃料价格过高，难以实现大规模商业化应用，且生产该燃料的制造商数量有限。此外，有限的供应量还面临着陆路运输行业的需求竞争，这进一步限制了航空业可获得的可持续航空燃料数量。
展望
航空业在脱碳方面没有完美的解决方案，减少碳排放很可能需要综合运用上述讨论的各种方案。电动推进目前仅限于短途客运领域。可行的氢动力飞机仍需时日才能实现。只要能解决监管和供应方面的问题，可持续航空燃料（SAFs）便能提供一个前景广阔的短期解决方案。 短期内，我们还可能看到混合动力技术的应用，例如将氢动力或电动推进与使用传统喷气燃料的燃气轮机相结合。无论如何，随着2050年目标日益临近，航空业很可能会涌现出许多令人振奋的创新，以应对脱碳这一挑战。
如果您希望就本文中提到的任何问题进行讨论，请联系作者或您惯常联系的Barker Brettell律师。
“制造商继续在脱碳解决方案上投入大量资金，包括电动推进、氢动力和可持续航空燃料。”
