疫情之后，航空业该如何完成“碳中和”目标？

本文来自微信公众号“出行一客”（ID:carcaijing），作者：沈嘉琪，编辑：张洋。36氪经授权发布。

航空业在传统上似乎难以真正脱碳，而且绝大部分二氧化碳的排放来自超过1500公里的飞行。

▲ 图源：unsplash

别的行业忙着做“碳达峰、碳中和”规划时，航空业因为疫情停摆，意外地提前完成目标，而代价则是2020年全球航空业净亏损1264亿美元。

航空业每年排放碳化物（包括二氧化碳和其他NOx）占据人类活动所产生的二氧化碳3%，是出了名的“减排困难户”。2020年，航空业以牺牲航班量为代价，被动完成“碳达峰”，显然不是理想的达标路径。

新冠疫情逐渐得到控制，航空业也在慢慢复苏，航班量恢复到疫情前只是时间问题，而行业想要实现碳排放量下降，达到“碳达峰、碳中和”目标，就必须把目光聚焦到航天器上。

从产业链的角度来看，处于中上游的飞机制造商和发动机供应商责无旁贷，而作为世界飞机制造商唯二的巨头，无论是波音还是空客，其实早就做过相关研究。

他们在路径选择上不约而同，一方面从燃料着手，使用更清洁的能源，另一方面对飞机进行电动化改造，两条路都不好走，但航空业想要在2050年之前，将二氧化碳的排放量减少到2005年的一半，就必须坚定地多尝试，找出最好的“减碳”路径。

可持续能源太贵

航空业跟汽车不同，长航程的商用飞机将无法使用电力或者混合动力来飞行，这意味着在可预见的未来，航空业仍将继续依赖液体燃油。

波音认为，可持续航空燃料是实现减碳的战略支柱。科学研究表明，与石油燃油相比，可持续燃油在其生命周期内可减少80%的温室气体排放。

可持续能源最大的优势在于，无需改变现有飞机的设计和发动机的结构，包括该燃料的运输和储存也和其他石化燃料并无二致，并且其性能与目前航空业所使用的JetA/A-1燃油相同甚至更好，这点对于整个航空公司也好、飞机和发动机制造商也罢，无疑是最大的卖点。

波音推出ecoDemonstrator（环保验证机）计划，对生物燃料的进行过一系列测试，用过阿联酋的耐盐水植物、南非的无尼古丁烟草以及中国的农业废料等，以此来实现减碳、降噪等目的。

2019年3月，波音开始为航空公司客户提供可持续燃料的机型选择，阿拉斯加航空则是第一个吃“螃蟹”的公司。

和波音所见略同的是，空客也认为可持续燃料是目前航空业脱碳战略的关键，尽管其仅占当前所使用燃料量相当小的比重。

2008年以来，空客一直与合作伙伴紧密联系，开展相关机型的技术验证和商业航班试运营工作。截止到2020年，空客所有的民用机型都可以实现使用混合燃料（生物燃料占比50%）进行飞行。

从技术上讲，可持续燃料是燃油的理想替代品，但问题是可持续燃料价格比普通油料高出许多，是航空公司无法承受的，并且目前全球可持续燃料的产能只能满足全球航班量1%左右的需求。

所以，可持续燃料的提炼和生产技术还需要不断地提升和革新，从而通过规模化的生产来降低商用的边际成本，最终实现全球航空业的普及应用。

电动飞机还不成熟

可持续燃料之外，空客把更大的希望寄托电在动飞机上。

2010年，空客推出世界上第一架全电动四发引擎的特技飞机CriCri，随后发布的全电动双螺旋桨飞机E-Fan，在2015年成功飞越英吉利海峡。而电动垂直起降（eVTOL）概念的衍生产品Vahana和CityAirbus则已经完成了数百小时的飞行测试。

CityAirbus有一个多翼装置，拥有四个高升力的推进器。它的八个螺旋桨由电机驱动，转速约为950转/分，以确保低噪音。飞机能容纳4名乘客，在固定航线上的巡航速度约为每小时120公里，主要瞄准的市场是未来城市空中交通出行领域。

Vahana则是一款全电动、单座、倾斜翼飞行器，八个电机和串联倾斜机翼装置使它能够实现垂直起飞和降落，以及仅依靠电池电源完成跨城市飞行。2019年11月，Vahana在美国俄勒冈州的Pendleton UAS靶场完成试飞。

2017年，空客又推出了被寄予厚望的E-Fan X。该演示机最显著的特点就是4台发动机中的1台是功率为2MW的电动机。

在此后的3年里，E-Fan X测试了串联式混合动力推进系统的可能性和局限性。然而，令人意外的是，空客和该动力装置供应商罗罗共同决定在2020年4月结束这个项目。

在汽车上已经实现了电动化，为什么航空器不行呢？在技术上，这当然不是如此简单地线性推理。

核心的问题在于，飞机和汽车对电池能量密度的要求完全不在一个量级，而且目前无论采用哪种电池技术，都没有办法在短期内，让电动飞机实现商业化运营，且电池的重量也是电动飞机无法逾越的技术瓶颈。

所以，这个方案的技术可行性还需要打一个大大的问号。

氢能源技术尚需攻克

多方探索之外，空客还在氢能源上押注。

2020年9月，空客发布三款ZEROe概念飞机，探索氢能源在飞机上使用，分别采用涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机以及“翼身融合”的设计方案，最后一款设计方案，最多可以搭载200名乘客，可以进行长距离飞行。

空客ZEROe推出的3款概念机型，都是通过改进的燃气涡轮发动机加注混合液态氢燃料来实现飞行。此外，由氢燃料构成的电池所产生的电能可作为补充动力，从而形成了高效的混合动力推进系统。

根据空客的计划，使用氢能源作为动力的飞机将在2035年投入使用，由于氢能源燃烧后产生水，便可以达到零排放的目的。

氢是一种高潜力的技术，其单位能量比传统的石化燃料高3倍，如果是通过电解的方式从可再生能源中产生的话，它就不会排放二氧化碳，而且相比全电力推进方案，使用氢基合成燃料更适合以碳中和的方式在长航程上为宽体机提供动力。

但是，由于氢的能量密度低，因此未来的飞机需要更大的油箱来储存氢基燃料。同时，发动机的设计理念也势必发生改变。相比于电动飞机，虽然是完全不同的脱碳方案，但会有更多更复杂的技术难题摆在空客面前。

综上所述，航空业在传统上似乎难以真正脱碳，而且绝大部分二氧化碳的排放来自超过1500公里的飞行。但是，通过提供机身和发动机效率，探索全新的航空动力技术和燃料，从传统的石化燃料过渡到低碳燃料，最终是可以实现净零碳排放。

航空业是个高度复杂的行业，兼具技术和资本密集型的特性，所有的产品开发周期漫长，技术的变革更是需要经年累月才能显露端倪。

可以预见的是，继活塞动力和燃气涡轮之后，航空业的第三个时代即将到来。

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