航空业脱碳:转向替代推进技术需要什么

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  • 到2050年,转向电池电动和氢动力等碳中和航空方式,可能需要高达1,700太瓦时的清洁能源。

  • 这相当于当今全球最大风电场的10至25座,或一座面积达比利时一半的太阳能电站。

  • 亟需大量投资,以改造机场基础设施,构建围绕电动和氢动力飞行的新价值链。

到2050年,航空业转用零碳燃料可能需要高达1,700太瓦时(TWh)的清洁能源。这是电池电动和氢动力飞行所需电力的估算值;要产生这些电力,需要相当于当今全球最大风电场中10至25座的规模,或一座面积达比利时一半的太阳能电场。这些是世界经济论坛与麦肯锡联合撰写的新白皮书《构建电池与氢动力飞行所需的基础设施》的主要结论。

航空业排放的能源相关二氧化碳占全球总量的2%以上,其增长速度超过公路、铁路或航运业。国际能源署(IEA)在2021年报告称,航空排放已从2020年疫情封锁造成的中断中反弹,收复了当年降幅的三分之一。

国际能源署的2050年净零排放情景(NZE)预计,航空排放将进一步上升,直至本十年末。这主要由国际航班排放增长推动,而国内排放预计增长要慢得多。

受国际航班排放推动,航空业二氧化碳排放量持续上升。Image: 国际能源署

世界经济论坛正在采取哪些行动来减少航空业的碳足迹?

航空业脱碳

航空业必须努力控制能源消耗,同时从目前使用的化石航空燃料转向低碳和零碳替代方案。

为推动这一转型,美国于2022年9月宣布启动可持续航空燃料大挑战,为新型燃料和飞机技术的示范提供资金。同样,欧洲议会和欧盟理事会刚刚就《欧盟航空再燃料条例》达成一致。该条例规定,到2050年,航空燃料供应商提供的可持续航空燃料(SAF)比例须提高至70%,机场也必须配备适用于替代燃料的基础设施。

除SAF(包括生物燃料、再生碳燃料和合成航空燃料,即电子燃料)外,专家估计,到2050年,采用氢动力和电池电动推进系统的飞机可能占全球商用及货运飞机机队的三分之一以上。

电池电动和氢动力飞行需要新的基础设施

白皮书指出,支持电池电动和氢动力推进的基础设施生态系统需要建立两条新的价值链。

总体而言,转向这些推进技术,到2050年需要投入7,000亿至1.7万亿美元的基础设施资本。

预计从现在到2050年,替代推进技术将大幅普及。Image: 世界经济论坛

此外,机场基础设施也需要改造。不过,这笔投资的绝大部分——约90%——将用于机场以外,包括发电和输电设施、氢气管道、绿氢生产、液化及向飞机配送设施。

机场内外的基础设施都需要改造,以满足电动飞机和氢动力飞机的需求。Image: 世界经济论坛

新基础设施的投资需求会因机场规模而异,但白皮书作者预计,其成本规模将与建造航站楼等其他升级项目相近。

通过合作发展碳中和航空

这是一项艰巨任务;若要实现2050年目标,航空业必须从现在开始加快行动。

与其他行业建立合作关系对这一进程至关重要,尤其有助于确保足够的绿色电力和氢气供应,而目前这两者仍十分有限。白皮书指出,随着航空业转向电动和氢动力推进,到2050年,大型机场的用电量可能达到目前的10倍。

作为未来替代燃料的重要消费方,航空业在塑造周边生态系统的未来时需要参与决策。

这份白皮书延续了“面向明日的清洁天空”和《实现真正零排放:释放可持续电池与氢动力飞行的潜力》两份报告的工作,这两份报告分别发表于2020年和2022年。世界经济论坛还发起了“面向明日的清洁天空联盟”,该联盟认识到投资碳中和飞行的必要性,并主张迅速扩大可持续航空燃料的生产。

欧盟的飞机必须部分使用可持续燃料。
欧盟的飞机必须部分使用可持续燃料。
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