新能源飞机如何助力航空减排——航空运输及航空制造业碳中和发展之路探索(五)

作 者: 于占福 | 编 辑:张薇 2022-04-07 16:37:00

 

 

 

 

 

 

在之前四篇系列文章中,我们次第探索一系列能够提高飞机燃油使用效率从而减少碳排放的方案,这其中涵盖了从飞机的使用以及更上游飞机的制造及研发环节的努力,措施上涵盖从可持续航空燃油的推广到飞机新材料的研发与使用,甚至包含商业模式的优化以及航空金融产品的创新与助力。 

但是以上方案都是基于现行的航空业场景和体系及运行标准所做出的优化和改进,是一种“惯性延续”的情境。为了能够在2050年达到民航碳中和的战略目标,新一代的具有突破性的飞行器本身的技术创新是不可或缺的选择。目前,全球范围内具有较高共识性的技术创新路线主要有两种:一种是以电为能源基础的纯电力或电油混动飞机;一种是以氢为能源基础的氢能飞机。 

本篇我们就针对这两种潜在的突破性技术展开,来了解它们的发展状况和前景。 

  

一.    纯电驱动以及油电混动飞机解决方案 

1.1飞机电气化的历史进程 

其实电动飞行并非完全是全新的现代产物。早在1883年法国化学家Tissandier就已经在一台飞艇上安装了西门子电机并进行了首次试飞。虽然没有成功,但这是人类有记录以来最早的电动飞行尝试。由于当时的电池技术较为落后,电池本身非常笨重,同时随着燃气轮机的技术进步和普及以及燃油的大规模使用,小型化高热能的燃气机迅速成为了工业场景下的主要的动力源。飞机的动力系统也非常自然地在燃油发动机的道路上一路狂奔,逐渐发展成为了目前大家熟知的形态。 

在现代飞行设备上,在发动机之外,很多组件都是从机械、液压和气动驱动逐步过渡到电机驱动,具体如液压系统、防冰系统、空调引气系统等。其中的原因也相对简单易懂:因为在较早期的飞机设计中机械、液压和气动的传动动力均来自于飞机发动机产生的动力,飞机发动机有95%的功率输出是用于飞机本身的推进,另有约5%的功率输出则用于飞机上各类操纵组件和系统[1]。这样的设计导致了飞机上的各类液体和气体管道的数量剧增,最终对飞机总重以及飞机的燃油消耗都产生了可识别的影响,既减少了飞机的有效业载,也产生了更多的碳排放。而同时,基于“系统的复杂性和可靠性往往成反比”的规律,复杂的飞机内部系统设计对于飞机最为注重的安全性也构成了潜在的威胁。各类系统不得不设置更多的备份手段以增加飞机整体的可靠性,如经典的A320系列飞机就采用了蓝系统、绿系统和黄系统三套液压系统互为备份,这些对飞机的油耗和碳排放都是现实的负担。 

而航空电子化系统与航电设备的发展则极大改变了这种情况。波音B737飞机首次在民航客机中使用了电子化航电设备,而空客A320系列飞机更是开创性的设计出了电传(FlybyWire)操纵系统并一直延续至今。其后波音新设计的飞机如B777B787等也采用了类似的技术。我国自主研发的C919大飞机,也同样采用了电传操作系统路线。电传系统使得飞机操纵从钢缆的机械驱动升级跨越到了电气驱动,在飞行员操纵飞机更加简便和省力的同时,极大地减轻了飞机的总重。在A380飞机上,空客更进一步采用了电子发动机反推技术,飞机大翼和尾翼也采用了电子液压驱动技术,持续推动飞机电气化的演进。波音787则是形成了一整套电子驱动环境,其刹车、防冰等系统不再通过发动机引气提供,而是直接采用电子驱动和电加温技术,虽然其液压系统依然保持了传统设计,但

 
  图表, 散点图
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是液压的产生也来自于电力驱动的液压泵。 

图:不同类型飞机传动系统工作方式[1] 

  

1.2电力驱动方案与技术特点 

如同汽车技术路线的演进一样,随着飞机电气化的持续推进,飞机动力电气化的研究议题逐步进入视野。使用电力驱动的飞机的一个显著优势在于飞行过程中可以大幅降低甚至实现零二氧化碳的排放,因此航空减碳议题下电动飞机的研发进展开始在世界范围内受到广泛关注,它也成为实现2050全球航空业碳中和的重要支持技术手段之一。 

目前全世界主流的电动飞机方案有6种。他们减少二氧化碳排放的能力分别受到飞机组件的性能、飞机构型设计以及执行的任务领域的影响。而这6种技术方案又可以被分为一种完全电力驱动方案,三种电油混合动力方案以及两种涡轮电力推进方案[2] 

1)   

 
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纯电力驱动方案(All-Electricity):主要依赖电池对飞机动力系统进行供电。这个方案理论上能够为1-50座级的飞机提供纯电池解决方案,用途适配短途的通用航空和区域航空。其中还包含了一个重要的分支eVTOL,主要提供1-2座级城市内通勤飞机解决方案。 

2)    图形用户界面
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并联油电混合驱动方案(Parallel-hybrid):这种方案中,电机和燃油机都直接与发动机相连,两者都可以直接给发动机风扇提供动力。 

  

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串联式油电混合驱动方案(Series-hybrid):这项技术只有电机和发动机风扇直接相连接,而燃油机主要用于驱动电机并且给电池充电。这种系统与多个小型电机组成的系统以及分布式推进系统兼容。 

4)   

 
  图示
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串并联混合式混动方案(Series/Parallel hybrid):这种系统至少有一个风扇是由燃油机驱动,剩下的风扇由电机驱动,同时燃油机也可以驱动电机或者给电池充电。 

  

5)   

 
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全涡轮电力系统(FullTurbo-electricsystem):在这种配置中,涡轮轴发动机用于驱动为逆变器供电的发电机,从而使用直流电直接驱动各个分布式风扇。 

6)   

 
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部分涡轮电力系统(Partialturbo-electricsystem):这个系统是全涡轮电动系统的一个变种,它使用电力推进来提供部分推进力,其余的由燃气轮机驱动的涡轮风扇产生。因此,部分涡轮电动配置的电气元件可以用比全涡轮电动更低的技术要求来研发。 

  

  

对于安装传统涡轮发动机的飞机而言,发动机数量越多,其对应的维护成本则越高,其燃油线路复杂程度和可靠性要求也同样与发动机数量同样呈现正相关性。但对于安装电机的飞机而言,电力传输的复杂程度与燃油管路相比要简单很多,同时电机的维护频率与成本也比燃油机要低很多,在飞机上安装更多的相互独立的电机并不会大幅增加额外的成本。这成为电气动力飞行器的一个显著优势。 

目前市场中逐步推动飞机电气化的思路是通过1-2座级的eVTOL项目验证并迭代出可靠的电力推进系统及技术,然后逐步升级到采用混合动力的25-20座级飞机,然后升级至80-100座级的混合动力飞机,最终将最优秀的技术方案使用在50-80座级甚至高座级的纯电动或主要由电力驱动但是附带油箱备份的飞机[2] 

  

1.3电动与混动飞机市场前景 

电动飞机与传统飞机在使用场景的区分上区别并不大,通常被分为通用航空,公务与区域运输航空,大型商用航空三个常见的航空使用场景。 

在通用航空领域,娱乐和通勤飞行为主要商业业态,主要需求以纯电动飞机为主。飞机的最大起飞重量通常在300kg-1000kg之间,座位数通常为2-4座级。目前市场上已经有不少产品通过了认证并进入了试飞或商业验证环节。在这个范围内,UAMUrbanAirMobility)项目在当前的市场中显得尤其火爆。除了传统的飞机制造商在积极布局UAM外,许多初创公司和汽车制造商也紧盯着这块庞大的市场并且呈现了更快的进展。从飞行器设备角度,UAM的发展带来了电动垂直起降(eVTOL)和电动短距离起降(eSTOL)飞行器的蓬勃发展。目前其使用场景涵盖了娱乐、通勤、短距商务出行等场景,座位通常为1-5座级。 

在公务与区域运输航空领域,纯电动飞机和混动飞机都有不少相应的解决方案满足该场景下的飞行需求,这类市场主要需要航程接近1000km,座位数量在10座位级左右的飞机。目前,世界上很多厂商都开始进行该类飞机的飞行测试,并计划在5-10年内推向市场。 

在商用飞机领域,波音和空客的研发重点集中在混动单通道飞机上,座位在100-135座级,计划在2030年推向市场。不过其业载能力只有传统B737A320飞机的55%左右,是否能够适应商业航空运输的综合效益需求,还需要等待市场的验证。 

  

混动飞机根据飞机的大小不同,与传统同级别的燃油飞机相比,可以减少10%-80%不等的碳排放。而且飞机设计和生产的技术难度比纯电动飞机要低,安全性冗余度更高。同时,混合动力飞机的主要参与者与纯电动飞机不同,更多大厂商对于混动飞机的兴趣更加浓厚。如空客、波音、罗尔斯罗伊斯、西门子等许多航空航天和电气设备领域的巨头都在投资相关的技术,未来的目标是在中长期内替代60%-70%的传统支线飞机[3] 

纯电池驱动的大型飞机项目也在研发之中,这类飞机在运行之中时不产生任何二氧化碳以及其他污染物,同时噪音也比燃油机驱动的飞机低很多。但这种飞机的研发周期和投入使用的的时间比混合动力飞机相比要更长和更久远。对于纯电动解决方案而言,虽然飞机飞行过程中的二氧化碳排放量为零,但是在飞机整个使用周期中,发电的过程依然会产生二氧化碳的排放,平均每千瓦时的发电量大约产生0.6公斤的二氧化碳[3]。如果要达到真正的净零排放,可再生能源的大力发展以及各个国家遵守巴黎协定的承诺(2050年前减少80%-90%的二氧化碳排放量)将是至关重要的保障环节。 

根据IATA的预测,从现在到2050年,平均每5-10年将经历一次飞机的升级换代。2025年左右,eVTOL可能将开始逐步商用;2025年到2030年,商用的小型混合动力飞机将可能进入市场;2030年到2035年,供航空公司使用的支线飞机将可能逐步让位于混动技术;2035年到2050年,纯电驱动的短途干线飞机将逐步投入使用。 

图片包含 日程表
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图:电动飞机市场预测[2] 

  

图表
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根据罗兰贝格的数据,全球目前有约300种不同路线的电动飞机开发项目。其中纯电推进路线的约占61%,电油混动路线的约占32%,氢燃料电池的约占7%。而从应用领域来看,UAM/eVTOL设备占据约41%,通用航空场景设备占37%,区域/支线航空约占18%,大型商业飞机的占比则很少,仅为约4%。更为具体的两个维度交叉组合下的份额分布可以参考下图: 

图:全球目前在进行的电力驱动航空器研发项目分布 

图表, 气泡图
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而在这些研发项目中,成熟航空市场呈现了更积极和活跃的投入。从项目数量上看,欧洲占据46%,呈现了绝对的领先;美国占39%,紧随其后。来自中国的项目约占2%[3] 

图:全球电动推进飞行器项目数量的地理分布 

  

1.4电动与混动飞机面临的挑战 

对于纯电动飞机和油电混动两种解决方案而言,虽然其前景向好,但发展道路上的挑战也不容小觑。 

一是市场需求问题。根据美国航空航天协会的一项调研,虽然纯电动UAM的市场前景广阔潜力巨大,但是目前呈现的价格还相对昂贵,在推向市场的时候产品与服务能否符合预期仍然是未知数。而商业航空公司则对70~90座级的区域型电动飞机非常感兴趣,因为这个座位级别的飞机可以完美地覆盖航空公司枢纽基地到中小城市航线网络的覆盖,同时又不产生碳排放。但是由于航空公司对于飞机的周转率有着较高的要求,电池的快速充电能力直接决定着航空公司的需求。 

二是电池性能与动力输出的问题。飞机使用的电池对于储能的要求也非常高。目前市场上商业化的动力电池的能量密度普遍集中在150-250 Wh/kg,特斯拉汽车目前使用的21-70电池能量密度在250-320 Wh/kg。根据罗兰贝格的预测,在2025年左右,电池能量密度有可能达到400-500 Wh/kg。即便电池技术发展能够顺利达到这个水准,其能量密度依然达不到等量航空煤油能量的4%12kWh/kg[1]。当然,提高输出功率可以在一定程度上弥补电池能量密度的不足,但是设计出艰兼具高效、轻便和高动力输出的混合动力或者电涡轮架构绝非易事。换句话说,以现有的电池技术替换燃油,将会在业载、航程和重量之间面对“不可能三角”的潜在挑战。如果电池密度升高或输出动力增加,那势必会加重电池或传动装置的重量。而飞机又对重量非常敏感,过于笨重的电池组件将极大的影响电动飞机的业载能力与航程,同时也会带来更多的电力损耗。如果再对电池充电速度做出要求,那么需要还有很多技术难关需要克服。这将使得电动飞机的使用场景有所减小。 

三是公众对电动飞机安全性的信心。早期B787刚推出的时候,就发生了一系列由于设计原因导致的电池着火事件。虽然电池技术在进步,但是对于飞机而言,如果在空中发生电池着火或者电池泄漏腐蚀飞机,都将有可能导致严重的事故。 

四是使用电池也还不是真正意义上的“净零”排放。对于动力电池来说,生产制造电池的全流程上下产业链依然会产生很多污染与碳排放。以电动汽车为例,电池生产的碳排放范围在61~106 kg CO2 /kWh,最高可以占据电动汽车全生命周期的60%以上[6]。对于飞机来说由于电池要求更加苛刻,围绕飞机动力电池产生的碳排放只会更加严重。此外,电油混动飞机依然需要使用航空燃油,只是技术层面可以减少燃油的使用量,所以依然会产生碳排放。 

五是基础设施与法规的挑战。目前的航空法规主要是针对的是传统固定翼航空器从事通用航空和大型商业公共运输服务而设置的,而空中交通管理系统也是基于此类飞行而设置的管理规则。而对于纯电动eVTOL而言,此类飞行更加灵活多变,潜在空中交通冲突风险增加,现有的空中交通管理方式势必将受到挑战。其他如适航管理、飞机取证、地面起降设施建设等都在一定程度上会影响电动及混动飞机的实际发展进程。 

  

  

二.    氢能动力飞机解决方案 

氢能燃料是当前除了电能以外,被讨论最为广泛的解决航空碳排放的方案。如果说电动飞机在全生命周期中并不能完全实现净零排放,那么氢能飞机则可以完全达到无任何碳排放。使用氢作为动力原料的航空器与电动飞机类似,也不是一个全新出现的概念。只是到目前为止,氢能作为动力源依然停留在一个概念探讨和初步实证的科研攻关阶段,尚没有可用与大规模商用的、完整详细的解决方案,有待人类科技文明在该领域内的持续投入和突破。 

  

1.        氢能飞机的发展进程 

早在二十世纪七十年代,一个名为G. Daniel Brewer的研究员就已经在其研究中提出了使用氢能作为飞机推进燃料的设想,但是当时气候问题并没有得到全球的普遍重视,且氢能相关的各类基础技术发展落后,并没有引起太多航空领域的关注。到了二十一世纪,空客公司的Cryoplane研究小组完成了部分关于氢能飞机的探索性研究与设计,但是最终也没有制造出相关的产品。而且二十世纪80年代,苏联使用图155飞机(图154改进型)进行过备选飞行燃料测试,氢气是其中的备选燃料之一,但是在此之后,相关的实验并没有继续深入。 

直到最近10年,使用氢气作为动力源的早期原型机才逐渐被制造出来并进行实验,比如为动力研究而设计的HY4滑翔机。随着ICAO2050全球航空业达到碳中和目标的提出,一些创业公司开始依靠氢能在飞机上的使用而逐步崭露头角。比如ZeroAviaZeroAvia公司目前是成为氢能飞机的先行者,ZeroAvia公司正在开发一款能够携带20名乘客、飞行距离约350海里(约合648公里)的氢能(燃料电池)飞机。该公司计划最早于2023年开始提供采用此类飞机的商业飞行业务,并且等到2026年,飞机航程将达到500海里以上,载客量也将达到80人。200座级,航程3000海里的氢燃料电池飞机也在器计划之内,预计2040年发布[5] 

传统航空巨头们当然没有放弃对氢能飞机的研发。 Airbus20209月宣布把氢燃料推进系统作为新一代零排放商业飞机的核心。这项名叫ZeroE(零排放)的项目如今是欧盟数十亿欧元绿色经济刺激计划的旗舰项目。空客公司计划在2035年前,将三架氢动力概念机投入运营。首先是一架螺旋桨飞机,可搭载约100名乘客,航程约为1000海里(约合1850公里)。其次是一架喷气式飞机,可搭载200名乘客,航程也是前者的两倍。这两架飞机的外观都与现有飞机很类似,但第三架概念机则充采用翼身融合式设计[7] 

图:Airbus公司ZeroE(零排放)概念飞机设想图空客公司计划在2035年前,将三架氢动力概念机投入运营 

 

  

2.    氢能飞机的技术方案 

氢气和氢能燃料电池的技术在最近几十年中发展迅速,行业内对于氢能飞机未来5-10年内能够实现的关键技术节点和技术难点基本形成了一致的共识,主要集中在储氢罐、液氢燃油系统、气氢直燃烧涡轮、氢燃料电池。 

1)    储氢罐:能够进行商业应用的氢气通常都是经过加压形成高压氢气和液氢之后储存到储氢罐中进行使用。对于释放同样能量值的氢气来说,以液体形态存储所需的体积是气体形态的一半左右。对于空间有限的飞机来说,液氢存储是更能够被广泛接受的一种氢燃料存储方式。但是与煤油油箱相比,携带同样重量的液氢所需的存储体积依然是传统煤油的4倍之多[8]。此外,由于氢气的气化温度较低,飞机还需要单独进行隔热设计。而当下多以球形和圆柱形设计的储氢罐无法直接融合至飞机的大翼油箱中,只能够融入机身设计,这会导致翼身延长,增加飞机的重量。 

2)    液氢燃油系统:这个系统的工作目标是分发、气化和为涡轮机提供液氢产生的动能。而液氢通常需要冷却到零下二十开尔文温度。而液氢的使用需要经过管道、阀门和压缩机,这一系列过程中都要保证液氢不会汽化和泄漏,着实需要花费不少的功夫进行设计。 

3)    气氢直燃涡轮:在氢能飞机中,液氢直接由涡轮机燃烧产生动力,这个过程与燃油燃烧类似。与传统燃油发动机相比,燃料的低温冷却装置可以让氢燃料略微提升低热值以增加燃烧效率。 

4)    氢燃料电池:氢燃料电池的主要原理是将氢气转换为电能来驱动电机并带动叶片转动。目前最适合飞机使用的氢燃料电池技术为低温质子交换膜燃料电池(PEM[8]。这种技术除了能够增加能量的存储量,还能够帮助系统实现载荷追踪和峰值调整以优化氢燃料电池的体积。 

  

3.     氢能飞机的经济性与市场机会 

从飞机运营人的角度而言,氢能飞机所需要的燃料、基础设施、飞机本身以及运营方式都与传统使用航空煤油为燃料的飞机有所不同。由于飞机本身可能重新设计,机场则需要新建停机位或者调整现有的乘降设施。氢气的存储、运输以及液氢加注或燃料电池更换都需要新建或改造存储空间,并定制特殊设计的运输工具。 

假设短程氢能飞机能够在2035年进行商用,那么与同时期的燃油飞机相比,综合使用成本将高出25%左右。其中燃料成本占9%,飞机购置占7%,维修保养成本占6%,其他成本占3%[8] 

1)    燃料成本:氢能飞机由于设计原因必然比燃油飞机更重,即便氢气的能量密度更高,但是依然需要更多的燃料进行驱动,而氢燃料的生产成本要比航空煤油高很多。其次,如果SAF大规模替代传统航空煤油,那么航空煤油的成本也将上涨,这取决于未来SAF的获取方式以及制备工艺。因此,预计在2050年,随着氢能的市场需求与供给的增加,液氢燃料的价格可能会与航空煤油的价格接近。 

2)    飞机购置与维修保养:氢能飞机的购置必然比同级别的传统飞机价格高。其主要原因在于液氢储氢罐需要整合进飞机机身,增加了燃料系统和推进系统的复杂性,也增加了飞机的尺寸。而维修成本的上涨主要由于更大的机身和储氢罐需要更加频繁地检查,以确保飞行的安全。但长期来看,随着技术的进步与迭代,维修成本会稳步下降。 

3)    其他成本:一方面,目前的加氢技术所花费的补充燃料的时间比加油要长,根据预测,氢能飞机的过站时间比传统飞机要长5%-10%左右,这就可能导致单日内的飞行时间减少,将会对飞机的固定成本与人工成本产生负面影响。因此开发针对氢能飞机更高效的补充燃料的方式,将是减少甚至消除这部分成本增量的关键。另一方面,机场与空管服务的收费通常会根据飞机重量进行定价。液氢飞机的重量比传统飞机大,自然也将承担更高的机场使用费和空中交通服务费。为了鼓励新能源飞机的使用与推广,在氢能飞机全面商业化初期,大概率需要出台各类补贴;但是长期来看,其自身成本的下降才是商业化成功的关键。 

根据传统经验,飞机的商业化需要经过概念设计、研发制造、取证和交付四个步骤,对于传统飞机研发周期而言,这个周期长达15-20年。氢能飞机初期的目标市场主要为中短途运输,而短途运输的航线又占据更多的碳排放占比,在2050年全球航空业实现碳中和的大背景下,预计在2030-2040年期间,将会是新一代环境友好型中短途飞机大量开始商用的阶段。从飞机设计角度而言,当前的氢能飞机有两大路线可走: 

1.     从现有的飞机架构改进而来 

这种设计相对简单,只需要将储氢罐或者氢燃料电池想办法融入现有的商用飞机架构内。这种方案的好处是能够更加快速的获得飞机取证并投入市场。尽管这种传统设计并不能够完全发挥氢能飞机的能效,但是因为不用重新调整设计飞机架构,是一个可以短期快速完成实现低碳目标的设计选项。 

2.    完全重新设计飞机架构 

全新设计的飞机会将全新的空气动力学概念与液氢储存方式完美结合。以翼身融合的方案为例,对于短距离飞机而言,机翼上的推进装置和调整后的翼面布局可以更加高效。对于中远程飞机来说,可以采用后置的风扇或者涡扇进行推进并加长机身长度,可以有效的增加推进效率。但是全新设计的飞机缺点也很明显,其气动稳定性需要长期的验证与测试以确保安全稳定与可靠。同时,由于开发周期过长,其商业化进程也将充满不确定性。 

对于氢能飞机的设计方案,目前主要分为通勤类飞机、支线飞机、短程飞机、中远程飞机和远程飞机。预期的设计标准与分类如下表所示: 

  

4.    氢能飞机面临的挑战 

氢能飞机在目前阶段主要面临的挑战还是在各个技术环节,主要集中在以下三个方面: 

1)      储氢罐质量 

目前的原型储氢罐质量依然过大,氢在普通气压和温度下以气态存在,而气体必须被压缩、或通过冷却至零下253摄氏度转化为液体,才能保证足够的存储量,但是压缩氢气或液氢的储罐既复杂又沉重。液氢的能量密度只有航空煤油的四分之一左右,这意味着,要想提供同样的能量,液氢所需的储罐体积将是航空煤油的四倍。如果要应用到氢能飞机作为动力源,其质量需要通过各种技术手段需要减少50%以上。与此同时还需要满足一系列技术要求,包括: 

a)减少地面的存储的液氢气化,以满足安全标准; 

b)考虑存储装置体积的大小是否会影响尺度效应(Scaling effects, 一种与体积变化相关的力学变化) 

c)储氢罐与机身的融合设计; 

d)质量足够轻的内壁隔绝材料。 

储氢罐的质量通常使用质量指数(液氢的质量占加满液氢的储氢罐的质量百分比)来定义。通勤飞机的质量指数约为20%;短航程飞机的质量指数为35%;长航程飞机的质量指数为38%[8]。由此可见,任何在减少储氢装置重量和体积方向上的技术进步都可以在一定程度上减少能源的消耗,这将给氢能飞机的制造和运营带来一定的经济性优势。 

2)      关键组件的可靠性 

可靠的燃料传送与分配组件是氢能飞机能否成功的关键。同时满足安全可靠和完美隔绝热传递的解决方案,并且通过了商用航空取证测试结果的方案目前为止全球还未出现成功的案例。 

3)      安全性 

液氢飞机的推进系统必须能够保证长期安全稳定的运行。氢能飞机的涡轮机应该与传统涡轮发动机一样能够适应地球上不同区域的各种气候,并在保持输出功率稳定的前提下减少或消除二氧化碳和氮氧化物的排放。以燃料电池为例,新型的氢燃料电池技术需要达到现有燃料电池技术的能量密度的2-3倍,也就是提升每公斤1.5-2KW的能量密度[8]。这种氢燃料电池将达到55%-60%的低热值(LHV),而对于兆瓦级的燃料电池来说,体积的优化和热量交换系统的设计就更加关键。 

  

  

     至此,我们完整讨论了全球民航业碳排放的整体情况(第一篇)、全球及区域民航市场的减碳目标与整体思路(第二篇)、航司环节所可能采取的减碳举措(第三篇)、飞机设备的升级革新所能实现的全链条减碳(第四篇)以及面向未来的全新能源结构的航空减碳探索(本篇第五篇)。 

     可以看到,民航减碳会是一个渐进、长期、复杂和多元的过程。这其中必然面对着大量的技术突破、商业策略形成与优化以及监管规则升级等全维度的探索。在此过程中,罗兰贝格作为全球领先的管理咨询公司尤其是在航空设备制造与航空运营领域内独具优势的管理咨询公司,将继续保持我们对行业进展的观察和思考,及时分享我们的观点,也期待为整个大航空生态体系中的成员(航空设备制造企业、航司、机场、航油生产及贸易商、监管机构等)在航空减碳议题上提供专业的管理咨询支持。 

  

     整个系列文章的行文之中难免还有不足和可进一步完善之处,也请行业同仁及时指正。期待与大家更多的交流,共同助力大民航生态的减碳进程! 

  

  

作者简介 

  

  

  

参考文献 

[1]     Roland Berger, 2021. Think:Act Aircraft Electrical Propulsion. pp.4-6. 

[2]     IATA, n.d. Aircraft Technology Roadmap to 2050. 

[3]     Thomson, R., 2021. Environmentally-friendly air travel continues to grow and grow. [online] Roland Berger. Available at: <https://www.rolandberger.com/en/Insights/Publications/Environmentally-friendly-air-travel-continues-to-grow-and-grow.html> [Accessed 21 October 2021]. 

[4]     ICAO, 2020. Climate Change Mitigation: Technology and Operations. Electric, Hybrid, and Hydrogen Aircraft – State of Play. 

[5]     Sarsfield, K., 2020. ZeroAvia claims UK first with flight of electric-powered Piper M350. [online] Flight Global. Available at: <https://www.flightglobal.com/business-aviation/zeroavia-claims-uk-first-with-flight-of-electric-powered-piper-m350/138968.article> [Accessed 21 October 2021]. 

[6]     gasgoo.com. 2021. 碳中和目标下,动力电池企业行动方略. [online] Available at: <https://auto.gasgoo.com/news/202106/4I70257792C501.shtml> [Accessed 21 October 2021]. 

[7]     Airbus.com. 2021. ZEROe - Zero emission - Airbus. [online] Available at: <https://www.airbus.com/en/innovation/zero-emission/hydrogen/zeroe> [Accessed 21 November 2021]. 

[8]     FCH/Europe Committee/Clean Sky2, 2021. Hydrogen-powered aviation. A fact-based study of hydrogen technology, economics, and climate impact by 2050.