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在全世界尋找應(yīng)對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。它是世界上最常見的元素，比傳統(tǒng)航空噴氣燃料含有更多的能量，而且沒有產(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起火。漂浮的氫氣在多大程度上造成了這場災(zāi)難一直是爭論的話題。
興登堡號于1937年起火并墜毀在地上。但是，飛艇墜落地面的畫面是航空工業(yè)希望在重新?lián)肀涞倪^程中留下的。一家公司有信心讓它運(yùn)作起來，并希望在幾年內(nèi)讓付費(fèi)乘客乘坐氫動力飛機(jī)。
推動氫燃料飛行
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:“這實(shí)質(zhì)上是一個零排放的過程。”
“唯一的副產(chǎn)品是水蒸氣。”這一理念已獲得英國政府和英國航空母公司國際航空集團(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)營主管John Kells說。“如今有了氫燃料電池系統(tǒng)的電動汽車，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)動的六座Piper Malibu進(jìn)行了起飛、電路和降落后，達(dá)到了一個重要的里程碑。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，但無人受傷。這架飛機(jī)在貝德福德郡克蘭菲爾德機(jī)場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時，一只翅膀被扯掉了。沒有人受傷。“我認(rèn)為當(dāng)你測試新技術(shù)時，類似的事情就會發(fā)生，”Kiselev先生說。他說，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，史蒂芬·勞斯也在飛機(jī)上，他仍然相信氫是未來的趨勢。他說:“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)場的機(jī)庫外，停放著數(shù)十架耗油量巨大的客機(jī)。它們在COVID-19大流行期間被送往那里臨時存放。但在推動更環(huán)保飛行的過程中，其中一些飛機(jī)的長期未來仍有疑問。
“飛行問題”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。國際航空運(yùn)輸協(xié)會(IATA)預(yù)計(jì)，明年將有34億乘客，高于2021年的23億。與此同時，越來越多的人意識到航空旅行對氣候變化的影響。
目前，中國約占全球排放量的2.5%，但一些預(yù)測人士預(yù)測，到2050年，這一比例可能會達(dá)到25%左右。
麥肯錫對5300名乘客進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，超過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。“我們得到了社會的支持，”勞斯表示。
“有一股支持變革的大浪即將到來。”與此同時，越來越多的人意識到航空旅行對氣候變化的影響。目前，中國約占全球排放量的2.5%，但一些預(yù)測人士預(yù)測，到2050年，這一比例可能會達(dá)到25%左右。
ZeroAvia并沒有從頭開始建造一架新飛機(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機(jī)提供動力，電動機(jī)將使螺旋槳旋轉(zhuǎn)。
“這聽起來很容易，但事實(shí)并非如此，”勞斯警告說。ZeroAvia在現(xiàn)場制造自己的燃料，通過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輸入。一個是水，第二個是電，”Kiselev說。
然而，為了實(shí)現(xiàn)真正的零碳排放，電力需要來自可再生資源。Kiselev先生說，所謂的綠色氫給像澳大利亞這樣的國家?guī)砹司薮蟮臋C(jī)遇。他表示:“尤其是在擁有太陽能資源的澳大利亞，可以在離機(jī)場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)邁向綠色未來的唯一途徑。
綠色出行選擇
對于小型飛機(jī)來說，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越高，它們?nèi)匀徊荒軡M足長途旅行的需要。世界上最大的飛機(jī)制造商之一空中客車公司也對氫燃料抱有信心。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。其中一架看起來不像目前空中的任何客機(jī)，如果它要儲存足夠的氫氣以進(jìn)行長途飛行，就需要一個徹底的新設(shè)計(jì)。
改道可能是減少航空對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減少這種情況會怎樣呢?
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年才大幅削減長途航空公司的排放。她說:“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，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)。
“這就是電動燃料的美妙之處。它可以當(dāng)作普通的煤油來處理。”
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，e-煤油釋放的碳量與之前在生產(chǎn)過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)的合成煤油沒有大規(guī)模生產(chǎn)。今年10月，一家新工廠在德國投產(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，除非產(chǎn)量大幅提高，否則電燃料將難以與廉價(jià)的航空燃料競爭。“這就是為什么我們需要政府對它們進(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，但一個主要問題仍然存在。
碳并不是唯一的敵人
如果你抬頭仰望天空，有時你會發(fā)現(xiàn)飛機(jī)經(jīng)過頭頂時，后面有白色的凝結(jié)痕跡。
這些被稱為尾跡，根據(jù)科學(xué)家的說法，它們會對環(huán)境產(chǎn)生重大影響。
倫敦帝國理工學(xué)院(Imperial College London)交通與環(huán)境專業(yè)的高級講師馬克·斯特勒(Marc Stettler)博士說:“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，雖然云層有時可以反射太陽輻射，使地球降溫，但總體效果是捕獲熱量，否則熱量會散失到太空中。
然而，有一個潛在的解決方案。通過預(yù)測最有可能產(chǎn)生持續(xù)時間最長的尾跡的大氣條件，航空公司和交通管制員可以阻止飛機(jī)飛越這些尾跡。在對日本領(lǐng)空進(jìn)行研究后，帝國理工學(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)尾跡對全球變暖的影響。
Stettler博士說，空客計(jì)劃中的氫燃料發(fā)動機(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)，理論上只會產(chǎn)生水蒸氣。但Stettler博士表示，目前還不清楚這些尾跡會以多快的速度消失。
“至于氫燃料飛機(jī)對飛機(jī)尾跡的影響，目前尚無定論。”他說，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)”仍能被社會上最幸運(yùn)的人所體驗(yàn)。“我們是一個全球社區(qū)，我認(rèn)為我們因此變得更好。我們真的不想建墻。”
