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在全世界尋找應(yīng)對(duì)氣候變化的新方法之際，氫已成為航空業(yè)等污染行業(yè)的潛在救星。它是世界上最常見(jiàn)的元素，比傳統(tǒng)航空噴氣燃料含有更多的能量，而且沒(méi)有產(chǎn)生大量二氧化碳排放的副作用。
但是氫燃料和航空旅行有著復(fù)雜的歷史。80多年前，一艘充滿氫氣的興登堡飛艇在試圖停泊在新澤西州的萊克赫斯特時(shí)起火。漂浮的氫氣在多大程度上造成了這場(chǎng)災(zāi)難一直是爭(zhēng)論的話題。
興登堡號(hào)于1937年起火并墜毀在地上。但是，飛艇墜落地面的畫(huà)面是航空工業(yè)希望在重新?lián)肀涞倪^(guò)程中留下的。一家公司有信心讓它運(yùn)作起來(lái)，并希望在幾年內(nèi)讓付費(fèi)乘客乘坐氫動(dòng)力飛機(jī)。
推動(dòng)氫燃料飛行
ZeroAvia的基地位于英格蘭風(fēng)景優(yōu)美的科茨沃爾德(Cotswolds)的肯布爾(Kemble)，該公司正在研發(fā)一種飛機(jī)，有望在2024年實(shí)現(xiàn)世界上首架商用氫電力飛機(jī)的飛行，該飛機(jī)將在倫敦和荷蘭鹿特丹之間飛行。ZeroAvia認(rèn)為，使用氫燃料電池的好處是，唯一的廢物是干凈的水。
ZeroAvia歐洲分部的負(fù)責(zé)人Sergey Kiselev說(shuō):“這實(shí)質(zhì)上是一個(gè)零排放的過(guò)程。”
“唯一的副產(chǎn)品是水蒸氣。”這一理念已獲得英國(guó)政府和英國(guó)航空母公司國(guó)際航空集團(tuán)(IAG)的資金支持。
雖然氫在興登堡墜機(jī)事件中至少扮演了部分角色，但ZeroAvia的團(tuán)隊(duì)表示，現(xiàn)代存儲(chǔ)系統(tǒng)使氫成為一種可靠的燃料。
“氫氣當(dāng)然是安全的，”該公司的技術(shù)運(yùn)營(yíng)主管John Kells說(shuō)。“如今有了氫燃料電池系統(tǒng)的電動(dòng)汽車(chē)，它并不比(為現(xiàn)代飛機(jī)提供燃料的)煤油更危險(xiǎn)。”ZeroAvia表示，氫比空氣輕得多，所以釋放后會(huì)迅速消散，這與普通燃料不同。
但研制這種飛機(jī)并不容易。2020年9月，ZeroAvia的團(tuán)隊(duì)在一輛由氫燃料電池驅(qū)動(dòng)的六座Piper Malibu進(jìn)行了起飛、電路和降落后，達(dá)到了一個(gè)重要的里程碑。這架飛機(jī)進(jìn)行了幾十次成功的試飛。然后在今年4月，它崩潰了。這架6座氫燃料電池飛機(jī)在一次試飛中嚴(yán)重?fù)p壞，但無(wú)人受傷。這架飛機(jī)在貝德福德郡克蘭菲爾德機(jī)場(chǎng)附近的一塊空地上迫降。
當(dāng)它試圖在凹凸不平的地面上停下來(lái)時(shí)，一只翅膀被扯掉了。沒(méi)有人受傷。“我認(rèn)為當(dāng)你測(cè)試新技術(shù)時(shí)，類似的事情就會(huì)發(fā)生，”Kiselev先生說(shuō)。他說(shuō)，雖然事故仍在調(diào)查中，但氫氣本身并不是原因。“我們已經(jīng)吸取了不少教訓(xùn)……來(lái)避免這種情況，并確保不再發(fā)生這種情況。”
當(dāng)飛機(jī)墜毀時(shí)，史蒂芬·勞斯也在飛機(jī)上，他仍然相信氫是未來(lái)的趨勢(shì)。他說(shuō):“我們今天的技術(shù)發(fā)揮了作用。”
“你不必等到2030年、2040年、2050年。你現(xiàn)在基本上就能做到。”就在ZeroAvia位于科茨沃爾德機(jī)場(chǎng)的機(jī)庫(kù)外，停放著數(shù)十架耗油量巨大的客機(jī)。它們?cè)贑OVID-19大流行期間被送往那里臨時(shí)存放。但在推動(dòng)更環(huán)保飛行的過(guò)程中，其中一些飛機(jī)的長(zhǎng)期未來(lái)仍有疑問(wèn)。
“飛行問(wèn)題”促使人們關(guān)注綠色出行
隨著旅行限制的放寬，乘客們渴望重返天空。國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)(IATA)預(yù)計(jì)，明年將有34億乘客，高于2021年的23億。與此同時(shí)，越來(lái)越多的人意識(shí)到航空旅行對(duì)氣候變化的影響。
目前，中國(guó)約占全球排放量的2.5%，但一些預(yù)測(cè)人士預(yù)測(cè)，到2050年，這一比例可能會(huì)達(dá)到25%左右。
麥肯錫對(duì)5300名乘客進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，超過(guò)50%的乘客“真的擔(dān)心”全球變暖。年齡在18歲至24歲之間的受訪者中有40%表示，他們計(jì)劃因此減少乘飛機(jī)旅行。“我們得到了社會(huì)的支持，”勞斯表示。
“有一股支持變革的大浪即將到來(lái)。”與此同時(shí)，越來(lái)越多的人意識(shí)到航空旅行對(duì)氣候變化的影響。目前，中國(guó)約占全球排放量的2.5%，但一些預(yù)測(cè)人士預(yù)測(cè)，到2050年，這一比例可能會(huì)達(dá)到25%左右。
ZeroAvia并沒(méi)有從頭開(kāi)始建造一架新飛機(jī)，而是在一架19座的多尼爾228支線客機(jī)上安裝了氫氣罐。該公司希望，如果航空公司能將該技術(shù)添加到現(xiàn)有飛機(jī)上，它們將更有可能采用該技術(shù)。氫燃料電池將為電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，電動(dòng)機(jī)將使螺旋槳旋轉(zhuǎn)。
“這聽(tīng)起來(lái)很容易，但事實(shí)并非如此，”勞斯警告說(shuō)。ZeroAvia在現(xiàn)場(chǎng)制造自己的燃料，通過(guò)電流將水分解成氧氣和氫氣。“氫電解的美妙之處在于它只需要兩個(gè)輸入。一個(gè)是水，第二個(gè)是電，”Kiselev說(shuō)。
然而，為了實(shí)現(xiàn)真正的零碳排放，電力需要來(lái)自可再生資源。Kiselev先生說(shuō)，所謂的綠色氫給像澳大利亞這樣的國(guó)家?guī)?lái)了巨大的機(jī)遇。他表示:“尤其是在擁有太陽(yáng)能資源的澳大利亞，可以在離機(jī)場(chǎng)非常近的地方使用相當(dāng)多的可再生能源。”
綠色氫目前僅占全球供應(yīng)量的1%。但這并不是航空業(yè)邁向綠色未來(lái)的唯一途徑。
綠色出行選擇
對(duì)于小型飛機(jī)來(lái)說(shuō)，電力推進(jìn)已經(jīng)成為一種可行的替代方案。但是，盡管電池的效率越來(lái)越高，它們?nèi)匀徊荒軡M足長(zhǎng)途旅行的需要。世界上最大的飛機(jī)制造商之一空中客車(chē)公司也對(duì)氫燃料抱有信心。但它計(jì)劃以液態(tài)形式燃燒氫，而不是使用氣體來(lái)提供燃料電池。
該公司正在研究三種“零”飛機(jī)的概念設(shè)計(jì)，希望能在2035年投入使用。其中一架看起來(lái)不像目前空中的任何客機(jī)，如果它要儲(chǔ)存足夠的氫氣以進(jìn)行長(zhǎng)途飛行，就需要一個(gè)徹底的新設(shè)計(jì)。
改道可能是減少航空對(duì)氣候影響的有效途徑
航空業(yè)正以驚人的速度發(fā)展，但其擴(kuò)張是以犧牲環(huán)境為代價(jià)的。那么，如果改變飛行路線來(lái)減少這種情況會(huì)怎樣呢?
歐洲可持續(xù)發(fā)展組織運(yùn)輸與環(huán)境(Transport and Environment)的航空經(jīng)理喬·達(dá)登(Jo Dardenne)表示，世界不能等到2035年才大幅削減長(zhǎng)途航空公司的排放。她說(shuō):“你不需要?dú)淙剂巷w機(jī)那樣的新機(jī)身，你只需要使用今天的技術(shù)就可以了。”
Dardenne女士說(shuō)，可持續(xù)航空燃料(SAFs)，如電子煤油，也被稱為電燃料或合成煤油，提供了最佳的短期解決方案。這是因?yàn)樗梢耘c傳統(tǒng)的航空燃料(煤油)混合，并用于今天的飛機(jī)。
“這就是電動(dòng)燃料的美妙之處。它可以當(dāng)作普通的煤油來(lái)處理。”
這種燃料是在高溫下將綠色氫氣與大氣中捕獲的二氧化碳結(jié)合而成的。這就產(chǎn)生了一種原油，之后再進(jìn)行提煉。當(dāng)它燃燒時(shí)，e-煤油釋放的碳量與之前在生產(chǎn)過(guò)程中從大氣中移除的碳量相同，使它成為碳中性。
今年1月，荷蘭航空公司KLM首次使用可持續(xù)生產(chǎn)的合成煤油進(jìn)行定期客運(yùn)飛行。然而，石油巨頭殼牌(Shell)生產(chǎn)的500升燃料僅占從阿姆斯特丹飛往馬德里總?cè)剂闲枨蟮?%。可持續(xù)的合成煤油沒(méi)有大規(guī)模生產(chǎn)。今年10月，一家新工廠在德國(guó)投產(chǎn)，承諾日產(chǎn)300多加侖。
這僅能填滿一架波音737-800飛機(jī)油箱的5%左右。Jo Dardenne說(shuō)，除非產(chǎn)量大幅提高，否則電燃料將難以與廉價(jià)的航空燃料競(jìng)爭(zhēng)。“這就是為什么我們需要政府對(duì)它們進(jìn)行投資……并確保它們迫使航空公司轉(zhuǎn)向使用這類燃料。”
然而，盡管所有這些技術(shù)都有望減少航空業(yè)的碳排放，但一個(gè)主要問(wèn)題仍然存在。
碳并不是唯一的敵人
如果你抬頭仰望天空，有時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)飛機(jī)經(jīng)過(guò)頭頂時(shí)，后面有白色的凝結(jié)痕跡。
這些被稱為尾跡，根據(jù)科學(xué)家的說(shuō)法，它們會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生重大影響。
倫敦帝國(guó)理工學(xué)院(Imperial College London)交通與環(huán)境專業(yè)的高級(jí)講師馬克·斯特勒(Marc Stettler)博士說(shuō):“大家一致認(rèn)為……尾跡的影響程度與二氧化碳排放的總體影響差不多，甚至更大。”
飛機(jī)的熱排氣產(chǎn)生水蒸氣，水蒸氣附著在引擎排出的煙灰顆粒上。在寒冷的天空中，這些粒子凍結(jié)，形成冰晶云。Stettler博士說(shuō)，雖然云層有時(shí)可以反射太陽(yáng)輻射，使地球降溫，但總體效果是捕獲熱量，否則熱量會(huì)散失到太空中。
然而，有一個(gè)潛在的解決方案。通過(guò)預(yù)測(cè)最有可能產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的尾跡的大氣條件，航空公司和交通管制員可以阻止飛機(jī)飛越這些尾跡。在對(duì)日本領(lǐng)空進(jìn)行研究后，帝國(guó)理工學(xué)院(Imperial College)的研究人員得出結(jié)論，只要改變不到2%的飛行高度，就可以將與尾跡相關(guān)的氣候變化減少59%。
他告訴美國(guó)廣播公司:“這并不是我們每次飛行都需要做的事情。”“(但)我確實(shí)認(rèn)為，在如何減少航空對(duì)氣候的影響方面，我們需要有創(chuàng)意。”e -煤油比普通航空燃料燃燒更清潔，有望減少尾跡的影響。
以下是減少尾跡對(duì)全球變暖的影響
根據(jù)一項(xiàng)新的研究，產(chǎn)生更少煙塵的替代航空燃料可以減少飛機(jī)尾跡對(duì)全球變暖的影響。
Stettler博士說(shuō)，空客計(jì)劃中的氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)將更加清潔，但仍可能釋放出導(dǎo)致飛機(jī)尾跡形成的顆粒。而氫燃料電池飛機(jī)，比如Zero Avia的飛機(jī)，理論上只會(huì)產(chǎn)生水蒸氣。但Stettler博士表示，目前還不清楚這些尾跡會(huì)以多快的速度消失。
“至于氫燃料飛機(jī)對(duì)飛機(jī)尾跡的影響，目前尚無(wú)定論。”他說(shuō)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，乘客可能不得不仔細(xì)考慮他們的航班對(duì)環(huán)境的影響，并可能為他們的污染支付更多的費(fèi)用。
但他希望飛行的“特權(quán)”仍能被社會(huì)上最幸運(yùn)的人所體驗(yàn)。“我們是一個(gè)全球社區(qū)，我認(rèn)為我們因此變得更好。我們真的不想建墻。”
