新航空技術如何改善航空旅行-彭博社

讓一架80噸的空中客車A320巨型噴氣機騰空需要大量能量。攝影師：馬修·勞埃德/彭博社在瑞典，他們稱之為flygskam，或者飛行羞恥 —— 一種內疚感，認為你在週末飛往西班牙時正在幫助毀滅地球。隨着聯合國的國際民航組織預測，到2050年，航空業的排放量可能會從2015年的水平增加兩倍，一些國家正在採取行動，禁止短途飛行，而鐵路是可行的替代方案。現在，航空業必須在脱碳之前或面臨進一步限制其增長。這意味着開發能夠運行在電力或清潔燃料上的飛機。

1. 挑戰是什麼？

結束航空業的碳排放充滿了技術和經濟障礙，尤其是不可動搖的物理定律。讓一架80噸的空中客車A320巨型噴氣機騰空需要大量能量：一架典型的飛機攜帶約20,000升（5,283加侖）煤油，幾乎是一輛普通汽車一年使用的燃料的10倍。長途旅行甚至更具污染性：一架從法蘭克福飛往紐約的波音747巨型噴氣機排放的二氧化碳量大約相當於為440個德國家庭供暖一年的量（每位乘客大約為2,000千克，或4,400磅）。雖然初創公司正在研究用電池將小型飛機升空，但迄今為止，長途噴氣機還沒有可行的替代燃燒推進器。

2. 行業如何嘗試減少碳排放？

空中客車公司，全球最大的飛機製造商，正在押注於氫動力飛機可能是零排放飛行的解決方案。該公司表示，到下一個十年中期將推出用於商業用途的機型。該公司正在將其首架A380超級巨無霸改裝為一架演示飛機，計劃從2026年開始在其機身上安裝氫燃燒發動機進行飛行測試。美國競爭對手波音公司正在其ScanEagle3無人駕駛軍用無人機上測試氫燃料電池。然而，該公司表示，由氫動力驅動的飛機只有在本世紀後半葉才會成為現實。機場地面上也沒有支持廣泛使用燃料的基礎設施。氫氣還需要冷卻，且易燃。新飛機通常需要較長的認證時間線，而氫氣仍需取得進展，包括如何儲存氫氣以及為起飛和降落提供足夠的能量，這意味着航空公司和航空航天公司需要一種過渡解決方案，以使他們能夠在2050年之前實現零碳排放的公開承諾。

3. 是否有任何過渡燃料替代品？

可持續航空燃料（SAF），是指替代基於化石的煤油的統稱，已經成為零排放飛機的過渡。一種是從生物成分（如廢食用油、動物脂肪、市政廢物或森林殘餘物）中提取的。另一種是使用電力將水分解為氧氣和氫氣，然後將氫氣與從大氣中提取的碳結合製成的合成燃料。與煤油一樣，SAF會向大氣中排放二氧化碳和其他污染物。減排的原因在於燃燒的材料並非來自提取封存了數千年的化石燃料。

4. 什麼是推出可持續航空燃料的計劃？

在推動淨零排放的過程中，歐盟希望從2025年開始，所有飛機燃料中都含有2%的可持續航空燃料（SAF），到2063年達到63%。目前，全球年產量僅能為全球航空艦隊提供幾天的燃料。供應商如芬蘭的Neste Oyj承諾隨着需求增長加大可持續航空燃料的生產。目前，它使用廢棄食用油和動物脂肪廢料生產SAF，但也在探索其他來源，包括市政固體廢物。由於合成SAF的燃燒產生的二氧化碳數量正好等於生產過程中使用的數量，因此被認為是淨零排放——這意味着使用時不會產生新的碳排放。漢莎航空估計，SAF的價格是普通噴氣燃料的三到四倍，行業高管表示他們將需要補貼來幫助推動這種替代燃料度過最初的難關。

5. 電動飛機怎麼樣？

電動飛機已經存在，但規模較小。Heart Aerospace，一家瑞典初創公司，正在開發一款名為ES-30的電動飛機，可容納30名乘客，全電動，零排放，續航里程為200公里（124英里）。該公司表示ES-30將於2028年投入使用。與此同時，總部位於洛杉磯的Ampaire Inc.已將一架11座的塞斯納大卡車改裝成了混合動力模型，配備傳統燃燒發動機和電動機。Ampaire表示，這架飛機於2021年投入使用，可以減少50%的燃料消耗和温室氣體排放。據羅蘭貝格諮詢公司稱，全球正在開發約100個不同的電動航空項目。

Heart Aerospace的ES-30電動飛機可容納30名乘客，零排放，續航里程為200公里（124英里）。來源：Heart Aerospace### 6. 電動或混合動力飛機有什麼缺點嗎？

最大的問題在於所需電池的體積和重量。目前的鋰離子電池僅存儲相等體積液體噴氣燃料能量的一小部分，這使得它們對於大型或長途飛機來説效率太低。此外，與液體燃料不同，它們的重量在飛行過程中不會減少。混合動力技術通過同時使用傳統發動機和電動發動機來減輕這一問題。無論是它們共同分擔工作負荷還是傳統發動機為電池充電；在這兩種情況下，排放量都更低，電池可以小得多。在一些混合設計中，電動發動機用於推動短途但污染嚴重的起飛和降落，而在巡航高度時，推進由設計為在中途更節能的傳統噴氣發動機提供。

7. 混合動力飛機實際上減少了排放嗎？

這取決於情況。與汽車一樣，混合動力飛機的碳足跡取決於其使用電力的程度以及電力來源。通過燃燒噴氣燃料在空中給電池充電的飛機減排效果不大。但全電動設計和使用可再生能源電力在起飛前充電的“並聯”混合動力飛機可能產生真正的影響，氫動力飛機也可能如此。然而，考慮到飛機的認證時間線和長壽命週期，未來幾十年內總體潛在的污染減少將受到限制。

8. 電動飛機可能多快能在空中飛行？

小型電動飛行出租車首先準備起飛。中國的EHang Air Mobility Group正在開發售價30萬美元的電動垂直起降（eVTOL）飛機，預計急救人員、空中出租車服務和旅遊航班運營商將有強烈需求。德國的Volocopter GmbH，得到戴姆勒公司支持，於2019年在新加坡開設了一個“Voloport”用於公共試飛，預計最早在2024年開始商業服務。其他追逐這一機遇的初創公司包括總部位於美國的Zunum Aero，MagniX Technologies Pty Ltd.以及英國的Vertical Aerospace Ltd.。以色列初創公司Eviation Aircraft Ltd.去年9月進行了其九座電動飛機的首次試飛。運載10至20名乘客的小型混合動力飛機可能會在下一個十年中期到達，而運載多達40名乘客的更大區域飛機可能會在2030年左右到達，這是由頂級噴氣發動機製造商賽峯SA的首席技術官Stephane Cueille表示的。

參考書架

• 之前關於飛行羞恥、電動飛機和碳抵消的快速瞭解。
• 彭博觀點的亞當·明特（Adam Minter）關於電動飛機的未來以及克里斯·布萊恩特（Chris Bryant）關於飛行羞恥和高鐵的看法。
• 彭博新聞關於為什麼空中客車可能會將其暢銷飛機之一改為混合動力的文章。
• 彭博商業週刊關於六輛飛行機器人出租車，很快就可以將您從曼哈頓中城帶到約翰·肯尼迪國際機場的文章。
• 關於英國混合動力飛機試飛的YouTube視頻。