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绿色航空2050技术愿景:全球航空业应对气候变化2050路线图报告

文章来源:中国航空工业信息网   发布时间:2021-01-25 07:58:51   点击量:0

摘要:报告由世界航空运输行动小组(Air Transport Action GroupATAG)于20209月发布,提出了全球航空业到2050年之前应采取的绿色发展措施和建议。

20209月,世界航空运输行动小组(Air Transport Action GroupATAG)完成并发布了全球航空业应对气候变化的2050路线图报告《Waypoint 2050》。ATAG是航空运输业组织机构和公司组成的联盟,致力于推动航空运输业的可持续发展。该路线图指出,新冠疫情肆虐全球,第二轮大流行卷土重来,航空运输受到前所未有的冲击。危机既是挑战,也是机遇。在联系世界各国人民和经济的同时,航空业对于气候变化的行动承诺决不能改变,要在疫情后实现“绿色复苏”。其目标是,到2050年全球航空业二氧化碳排放量比2005年减少一半。在此基础上,再过十年左右达到净零碳排放。

路线图也分析了未来实现减排目标的挑战和措施,指出航空运输业的效率提升空间越来越小,难度越来越大;航空运输业的排放气体多样,研究非二氧化碳排放物的影响将具有积极的作用。路线图也指出,新型冠状病毒(COVID-19)危机已经影响了经济社会的方方面面,对航空业的冲击十分剧烈,造成的影响等同于911事件、非典、08年全球金融危机和冰岛火山喷发的总和。这样一次“黑天鹅”事件将对行业产生多年的深远影响:2020年客流量会严重下滑,此后缓慢复苏,或到2024年才能恢复至2019年水平。2050年旅客量预测值比疫情前预测值低16%疫情下的航班停飞导致旧(效率低)飞机加速退役,更新(更高效)的飞机比例提高。中期来看,疫情引发的经济衰退将影响行业投资环境。在减排措施方面,未来可能要在世界各地区的航空运输平衡、技术创新、运营和基础设施改进、可持续航空燃料发展、碳中和等方面发挥作用。

一、航空交通运输流量预测

航空运输在过去的一百年里得到了显著的发展,推动了全球生活水平的提高。航空旅行不再是富人的专属,越来越多的人感受到了这种便利带来的好处。全球旅客周转量(RPK)在未来将持续增加,预计从2019年的8.68万亿增长到2050年的20万亿,年均增长率3.0%,反映了人口因素和经济发展状况的持续变化。

就航空旅客增长潜力而言,人口显著增长的国家显然大于人口增长不显著甚至减少的国家。未来二十年,非洲人口增长将占世界增长的40%,增长近6.35亿。印度人口预计到2035年增长近2.5亿,而日本和前苏联国家人口将大幅减少。处于工作年龄段(15-64岁)是最可能乘坐飞机的人群,因此人口老龄化将会给航空旅行市场造成巨大阻力。中国生活水平的提高本身预计将支撑未来20年客运量年均3.7%的增长(相当于到2035年累计增加5.5亿人次),但由于人口结构压力,增长速度将逐年下降0.6%

由于过去十年的高速增长,即使没有疫情,未来的增速也势必将放缓。通常,航空旅行市场在经济快速增长但并不发达的地区增速最快,经济增长缓慢但较富裕的地区则增速缓慢。此外还需考虑地理位置、交通方式可替代性及地区吸引力。人均收入两万美元将是一道门槛:高于此门槛,航空旅行将不再主要由经济发展和生活水平驱动,而是人口结构、机票价格等其他因素;低于此门槛则是收入为主导。尽管如此,市场的发展不仅仅是经济和收入增长率的问题。非洲许多欠发达国家尽管未来增速可观,依然无法成为成熟市场。而欧美市场虽然成熟发达,但在未来很长时间内仍将是航空业扩张的重要市场。据估计,七国集团(G7)未来二十年的航空客运量每年仅增长0.6%1.3%,较高的基数依然保证了增长的绝对值。新兴经济体预计将在未来二十年推动航空市场大幅增长。印度在未来 20 年,仅生活水平的提高就有望转化为航空市场每年4.9%左右的增长。柬埔寨、越南和斯里兰卡的年增长率都有望超过 5%

在进行航空行业数据预测时,还需考虑旅行价格、替代交通方式和乘客态度等因素。

二、技术创新

航空领域通过技术创新解决挑战有着悠久历史。不断创新是该领域的DNA,应对气候挑战也不例外。提高燃料效率和减少排放的技术主要包括机体和推进系统两方面,具体提出五种未来技术方案:

T1:底线。现役或即将服役飞机使用传统燃料或SAF

T2:进化技术(2035年前下一代飞机最有前景的技术),沿用T1的飞机结构,只在一些技术点上进行改进。譬如齿轮传动涡扇发动机、高压比发动机、超高涵道比发动机、使用轻质复合材料、主动减载、结构健康监测、机载燃料电池、先进电传飞行系统等。使用传统燃料或SAF

T3:机体革命。飞行结构配置的革命,包括鸭式布局、翼身融合、桁架支撑机翼、盒式机翼等。使用传统燃料或SAF

T4:推进系统革命。如开式风扇、电力推进、混合电力推进、氢能等。预计20352040年,用于100座以下使用电池系统的飞机和使用混合动力系统的大型飞机。

T5:激进技术。实现100座到200座的窄体飞机的零排放,存在巨大挑战,包括认证测试困难、航空公司态度谨慎、更高的基础设施要求、成本、公众信任等。

此外,需重点关注电动飞机和氢能飞机的前景。

三、运营和基础设施的改进

飞机如何在空中飞行会对飞行效率产生很大的影响。改进运营(改装翼尖、设备轻量化、电子化等)和基础设施(机场协调决策、地面拥堵管理、优化军民合作等),尽管本身减排量不大,但实现效果的速度比技术升级来得更快。

四、可持续航空燃料

可持续航空燃料(SAF),通常指非化石来源的航空燃料,将在实现2050年碳排放目标过程中扮演关键角色。有三大主要特点,符合可持续目标,维持生态平衡;来源广泛,包括食用油、植物油、城市垃圾、废气和农业废料等;满足商业飞行的技术和认证要求。

2011年以来,SAF已被用于25万架次航班。但据估计,到2025年只有2%的航空燃料采用SAF,但产量也将达到现在水平的两倍至约 70 亿升。同时随着供应和技术的改善,成本将会下降。

五、碳中和(碳补偿)其他领域的减排措施

如果技术、运营和基础设施的改善以及可持续航空燃料的减排贡献不足以达到 2050 年的目标,航空业可能需要通过碳中和来补偿剩余的排放。尽管航空业的主要焦点需要是如何在该领域内减少碳排放,但在2050年甚至更久之前,仍有通过碳中和抵消排放的需要。报告指出,根据国际航空碳抵消和减排机制(CORSIA)的要求,可采取直接空气捕获(DAC)、植树造林和碳捕获和储存(CCS)等方式手段。

六、路线图对各国政府及业界的建议

1.政府层面提高重视,加大支持投资力度

各国政府应在做出减排承诺的同时加大对绿色航空、清洁能源等相关领域技术发展的投资力度,确保持续的资金投入和人才队伍建设。制定更加广泛的节能减排战略,将重点从“减少碳排放”扩大到“减少气候变化影响”,从全局角度引领绿色复苏。

新兴经济体更应利用市场潜力、人口红利等优势,促进国内航空业快速健康发展。根据形势适时提出政策应对人口老龄化,形成合理的人口结构,不仅有利于乘客人数的增长,更有着深远的经济和社会意义。

2.研究机构锐意创新,促进跨部门协同合作

作为未来航空技术的研究机构,应重视创新驱动新技术发展。一方面,需在领域内建立战略研究平台,提出有建设性的长远规划战略和超前的新概念,不断推进电动推进、氢能等未来能源技术革命,引领全行业不断创新;另一方面,应充分考虑航空公司和乘客的现实需求,将创新建立在满足需求的基础上。

此外,大力推进“产学研”合作,即以清洁能源为代表的研究机构与航空为代表的工业部门及高校之间的技术合作,以产生协同效应,促进技术创新所需各种生产要素的有效组合。学生在高校应接受节能减排等相关教育,以应对绿色挑战。

3.航空行业多措并举,努力实现减排目标

航空公司坚持把生态文明建设作为推动企业可持续发展的战略方向,通过建立健全能源管理体系、飞机辅助动力装置替代、航路优化、减少餐食浪费等多种举措助力民航绿色发展。

飞机及零件制造商坚持在机身结构、发动机效率和燃料等重点领域的研发投入,致力于减少二氧化碳、氮氧化物排放量及噪音污染水平。

乘客作为消费者,应践行低碳出行理念,理解政府和行业各项减排举措,为建设绿色航空和实现2050目标贡献一份力量。