澳大利亚国家科学机构CSIRO的一份新报告显示,清洁氢可以显著减少航空排放,并在五年内实现潜在效益。
这份名为《氢燃料在商用航空中的机遇》的报告发现,氢燃料行业的发展势头可能会为2025年将氢燃料引入小众机场应用(如地面支持设备)提供机会。该报告由波音公司提供技术投入和资金。
到2035年,与现有的机场和飞机基础设施配合使用,氢可以提供更深层的脱碳作用,然后在2050年左右支持从传统飞机燃料完全过渡。
短期(2025年):机场附近。这包括用氢燃料电池替换目前使用液体燃料和电池的机场地面支持设备。用于处理原油或生物原油以生产碳强度较低的航空燃料的氢也被认为是一种早期应用。
虽然不是该行业的主要排放源,但在机场的应用代表了引入清洁氢的直接和近期的机会。它们有潜力节省成本,减少对进口燃料的依赖,并减少当地地面排放。它们也可作为起点,制订在机场范围内储存、处理和使用氢气的全行业安全标准、规例和操作程序。
考虑到燃料电池机场设备的技术成熟度和商业竞争力,按拥有总成本计算,2025年后燃料电池机场设备的使用速度可能会加快,并在2030年取代现有的柴油设备。
中期(2035年):现有基础设施(电燃料)。电燃料是由电解产生的氢和捕获的二氧化碳产生的完全替代燃料。考虑到航空部门的低资产周转率,电燃料是氢在2050年前实现有意义的脱碳的主要途径。
到目前为止,还没有电燃料合成的端到端商业示范,但是,有一个强大的技术和监管基础可以建立。扩大电动燃料行业的规模将需要更广泛的行业(包括油气上游)、各国政府和全球研究机构的协调努力。通过战略性的全球投资,大规模的电燃料生产有可能被消除风险,并从2030年开始加速发展。
长期(2050年):新兴基础设施。日益严格的环境法规可能迫使到2050年完全放弃航空燃料,即使采用完全替代的电动燃料。鉴于其独特的性能,氢可以在促进这一转变方面发挥关键作用,无论是在非推进和推进飞机的应用。
非推进系统的电气化,以及机载燃料电池的支持能力,都需要持续分析。但是,在辅助动力和飞行滑行阶段使用氢基系统可能是短期的机会。
在推进方面,氢燃料电池极有可能扰乱目前的涡轮螺旋桨飞机市场(例如,用于1000英里(1600公里)和100名乘客的短途飞行)。但考虑到现有燃料电池系统的功率密度限制,它们不太可能为目前依赖于传统喷气发动机的重载长途飞行提供经济的解决方案。
与煤油和其他SAF相比,低温氢的质量能量密度更高,燃烧时不产生二氧化碳排放。除了储存和处理的挑战,主要的障碍是由于它的体积密度差。这可能导致传统飞机设计向革命性的空气动力学模型的转变,可以容纳更大容量的燃料。近期内需要协调研发努力,才能在2050年或左右部署低温氢飞机。