到2050年實現商業航空凈零排放是航空航天業的下一個重大任務。航空業的碳排放量約占世界碳排放量的2.5%。

 

 

在過去的30年里，更節能的飛機使商業航班的排放量減半，我們正在與美國國家航空航天局合作開發和測試一種全尺寸的演示飛機，該飛機可以為未來飛機的設計提供高達30%的燃油效率。然而，在未來28年內實現凈零排放還需要重新思考哪些非化石能源應該為飛機提供動力。 

 

這個問題當涉及到改變飛機的能量載體、安全性和物理定律時。很難找到與化石燃料具有相同能量密度和體積效率的可再生能源替代品。

如今，超過1600公里（1000英里）的飛行占該行業排放量的80%。新型電池將使電動飛機能夠開發用于短途旅行，但電池對于長途飛行來說太重了。氫動力長途飛機必須克服許多挑戰，才能像今天大多數飛機一樣，在一小時內安全地完成飛行、加油并飛往下一個目的地。

 

將宇宙中最小的分子裝載到飛機上是很棘手的。由于其體積小且需要低溫條件，氫分子可以通過焊縫的微小孔隙泄漏并被吸收到金屬中，因為氫和較低的溫度會使金屬變脆。機場將需要新的基礎 設施和培訓來安全裝載和處理必須在-253°C下冷卻的寒冷燃料。 

 

儲存氫氣帶來了同樣復雜的挑戰。由于氫氣需要更多的空間和 低溫條件，飛機將不得不重新設計。氫氣的體積是石化燃料的四倍。氫必須被證明與傳統噴氣燃料一樣安全實用，才能可行。這意味著政府將需要制定一套可供選擇的適航要求。

 

關于到 2050年實現凈零排放的數據

美國國家航空航天局鼓舞人心的阿爾忒彌斯1號任務提醒我們氫飛機的寶貴經驗，以及到2050年實現凈零排放意味著什么。我們與美國國家航空航天局合作開發的太空發射系統火箭使用過冷氫氣發射了未折疊的獵戶座飛船。這是過去半個世紀以來證明氫動力飛行可能的一長串航天器和試驗飛機中的最新一架。1969年阿波羅11號將人類帶上月球時，我們與美國國家航空航天局一起使用氫氣飛行。 

 

在商用飛機中直接使用氫氣需要對飛機及其周圍的基礎設施進行重大改變。學習如何安全高效地裝載、儲存、飛行和布局氫動力飛機將是一代工程師面臨的挑戰。

 

 

相比之下，短程和遠程飛機可以使用可持續航空燃料（SAFSustainable aviation fuel）飛行，SAF是傳統石化燃料的非化石認證變體。主要材料可以是可持續的生物廢物來源，如植物油和食用油、工業捕獲，甚至電網本身。SAF可以投入到當今的飛機和基礎設施中， 在其生命周期內立即減少高達80%的排放。 

 

雖然使用氫氣飛行不會排放碳，但其生產通常會排放碳。由于當今大多數氫氣都是由化石燃料生產的，通過使用氫氣飛行來真正減少排放還需要對能源行業進行大規模轉型，以確保有足夠的可再 生電力生產的所謂綠色氫氣用于航空。隨著綠色氫的出現，航空業必須與其他行業競爭。 

 

即便如此，要及時用氫動力飛機取代世界機隊，以實現該行業2050年的目標，在算術上也是不可能的（arithmetically impossible）。 

 

到2030年代末，我們估計將有40000多架非氫商用噴氣式飛機投入使用。每一個都將持續幾十年。鑒于到目前為止，世界上一年內生產的飛機最多，約為1800架，我們不能一夜之間就改用氫氣。這些飛機的排放需要通過SAF來緩解。 

 

氫動力飛機可能在2050年對減緩排放做出微小貢獻。盡管今天的研究可能會為本世紀后半葉制定解決方案，但它也必須考慮到2050年的挑戰。 

 

為了確保子孫后代能夠繼續飛行，并享受航空航天業為強大經 濟所貢獻的其他全球利益，航空業必須專注于發展和擴大SAF。應在復雜氫推進技術的科學和工程方面取得進展，但可能會長期應用。 

 

我們的創始人比爾·波音曾說過：“讓飛行和飛行設備的任何新改進都不能錯過（Let no new improvement in flying and flying equipment pass  us by.）。”正如阿爾忒彌斯1號任務所表明的那樣，我們的行業實現了看似遙不可及的目標。世界必須擴大可投入現有飛機的可持續航空燃料的規模，同時探索氫和電等脫碳推進技術，這些技術可以在本世紀下半葉產生影響。

 

注：原文見，《Boeing’s chief sustainability officer: ‘We can’t count on hydrogenpowered commercial flights before 2050’》2023.1.26