本文來自微信公衆號“出行一客”（ID:carcaijing），作者：沈嘉琪，編輯：張洋。36氪經授權發佈。

航空業在傳統上似乎難以真正脫碳，而且絕大部分二氧化碳的排放來自超過1500公里的飛行。

▲ 圖源：unsplash

別的行業忙着做“碳達峯、碳中和”規劃時，航空業因爲疫情停擺，意外地提前完成目標，而代價則是2020年全球航空業淨虧損1264億美元。

航空業每年排放碳化物（包括二氧化碳和其他NOx）佔據人類活動所產生的二氧化碳3%，是出了名的“減排困難戶”。2020年，航空業以犧牲航班量爲代價，被動完成“碳達峯”，顯然不是理想的達標路徑。

新冠疫情逐漸得到控制，航空業也在慢慢復甦，航班量恢復到疫情前只是時間問題，而行業想要實現碳排放量下降，達到“碳達峯、碳中和”目標，就必須把目光聚焦到航天器上。

從產業鏈的角度來看，處於中上游的飛機制造商和發動機供應商責無旁貸，而作爲世界飛機制造商唯二的巨頭，無論是波音還是空客，其實早就做過相關研究。

他們在路徑選擇上不約而同，一方面從燃料着手，使用更清潔的能源，另一方面對飛機進行電動化改造，兩條路都不好走，但航空業想要在2050年之前，將二氧化碳的排放量減少到2005年的一半，就必須堅定地多嘗試，找出最好的“減碳”路徑。

可持續能源太貴

航空業跟汽車不同，長航程的商用飛機將無法使用電力或者混合動力來飛行，這意味着在可預見的未來，航空業仍將繼續依賴液體燃油。

波音認爲，可持續航空燃料是實現減碳的戰略支柱。科學研究表明，與石油燃油相比，可持續燃油在其生命週期內可減少80%的溫室氣體排放。

可持續能源最大的優勢在於，無需改變現有飛機的設計和發動機的結構，包括該燃料的運輸和儲存也和其他石化燃料並無二致，並且其性能與目前航空業所使用的JetA/A-1燃油相同甚至更好，這點對於整個航空公司也好、飛機和發動機製造商也罷，無疑是最大的賣點。

波音推出ecoDemonstrator（環保驗證機）計劃，對生物燃料的進行過一系列測試，用過阿聯酋的耐鹽水植物、南非的無尼古丁菸草以及中國的農業廢料等，以此來實現減碳、降噪等目的。

2019年3月，波音開始爲航空公司客戶提供可持續燃料的機型選擇，阿拉斯加航空則是第一個喫“螃蟹”的公司。

和波音所見略同的是，空客也認爲可持續燃料是目前航空業脫碳戰略的關鍵，儘管其僅佔當前所使用燃料量相當小的比重。

2008年以來，空客一直與合作伙伴緊密聯繫，開展相關機型的技術驗證和商業航班試運營工作。截止到2020年，空客所有的民用機型都可以實現使用混合燃料（生物燃料佔比50%）進行飛行。

從技術上講，可持續燃料是燃油的理想替代品，但問題是可持續燃料價格比普通油料高出許多，是航空公司無法承受的，並且目前全球可持續燃料的產能只能滿足全球航班量1%左右的需求。

所以，可持續燃料的提煉和生產技術還需要不斷地提升和革新，從而通過規模化的生產來降低商用的邊際成本，最終實現全球航空業的普及應用。

電動飛機還不成熟

可持續燃料之外，空客把更大的希望寄託電在動飛機上。

2010年，空客推出世界上第一架全電動四發引擎的特技飛機CriCri，隨後發佈的全電動雙螺旋槳飛機E-Fan，在2015年成功飛越英吉利海峽。而電動垂直起降（eVTOL）概念的衍生產品Vahana和CityAirbus則已經完成了數百小時的飛行測試。

CityAirbus有一個多翼裝置，擁有四個高升力的推進器。它的八個螺旋槳由電機驅動，轉速約爲950轉/分，以確保低噪音。飛機能容納4名乘客，在固定航線上的巡航速度約爲每小時120公里，主要瞄準的市場是未來城市空中交通出行領域。

Vahana則是一款全電動、單座、傾斜翼飛行器，八個電機和串聯傾斜機翼裝置使它能夠實現垂直起飛和降落，以及僅依靠電池電源完成跨城市飛行。2019年11月，Vahana在美國俄勒岡州的Pendleton UAS靶場完成試飛。

2017年，空客又推出了被寄予厚望的E-Fan X。該演示機最顯著的特點就是4臺發動機中的1臺是功率爲2MW的電動機。

在此後的3年裏，E-Fan X測試了串聯式混合動力推進系統的可能性和侷限性。然而，令人意外的是，空客和該動力裝置供應商羅羅共同決定在2020年4月結束這個項目。

在汽車上已經實現了電動化，爲什麼航空器不行呢？在技術上，這當然不是如此簡單地線性推理。

核心的問題在於，飛機和汽車對電池能量密度的要求完全不在一個量級，而且目前無論採用哪種電池技術，都沒有辦法在短期內，讓電動飛機實現商業化運營，且電池的重量也是電動飛機無法逾越的技術瓶頸。

所以，這個方案的技術可行性還需要打一個大大的問號。

氫能源技術尚需攻克

多方探索之外，空客還在氫能源上押注。

2020年9月，空客發佈三款ZEROe概念飛機，探索氫能源在飛機上使用，分別採用渦輪風扇發動機、渦輪螺旋槳發動機以及“翼身融合”的設計方案，最後一款設計方案，最多可以搭載200名乘客，可以進行長距離飛行。

空客ZEROe推出的3款概念機型，都是通過改進的燃氣渦輪發動機加註混合液態氫燃料來實現飛行。此外，由氫燃料構成的電池所產生的電能可作爲補充動力，從而形成了高效的混合動力推進系統。

根據空客的計劃，使用氫能源作爲動力的飛機將在2035年投入使用，由於氫能源燃燒後產生水，便可以達到零排放的目的。

氫是一種高潛力的技術，其單位能量比傳統的石化燃料高3倍，如果是通過電解的方式從可再生能源中產生的話，它就不會排放二氧化碳，而且相比全電力推進方案，使用氫基合成燃料更適合以碳中和的方式在長航程上爲寬體機提供動力。

但是，由於氫的能量密度低，因此未來的飛機需要更大的油箱來儲存氫基燃料。同時，發動機的設計理念也勢必發生改變。相比於電動飛機，雖然是完全不同的脫碳方案，但會有更多更復雜的技術難題擺在空客面前。

綜上所述，航空業在傳統上似乎難以真正脫碳，而且絕大部分二氧化碳的排放來自超過1500公里的飛行。但是，通過提供機身和發動機效率，探索全新的航空動力技術和燃料，從傳統的石化燃料過渡到低碳燃料，最終是可以實現淨零碳排放。

航空業是個高度複雜的行業，兼具技術和資本密集型的特性，所有的產品開發週期漫長，技術的變革更是需要經年累月才能顯露端倪。

可以預見的是，繼活塞動力和燃氣渦輪之後，航空業的第三個時代即將到來。

來源：36氪