1952年，英國生產(chǎn)的德哈維蘭彗星客機(jī)開始載客飛行。彼時(shí)，飛行仍然是有錢人的特權(quán)。

1960年，隨著更多噴氣式客機(jī)投入運(yùn)營，全球民航客運(yùn)量首次突破1億人次大關(guān)。

1970年，波音747開始商業(yè)運(yùn)營，飛行開始走向平民階層。如今，飛行已經(jīng)成為許多人出行的首選。

2019年，全球民航業(yè)年客運(yùn)量達(dá)到45億人次。

與此同時(shí)，2019年全球商業(yè)航班產(chǎn)生了9.15億噸的CO2，而全球范圍內(nèi)，人類活動產(chǎn)生的CO2排放量超過了430億噸。

在噴氣式客機(jī)出現(xiàn)后的70年里，飛機(jī)的性能和民航運(yùn)行效率都有了大幅度的提升。像A380、A220、波音787、ATR-600和巴航工業(yè)E2這些新一代客機(jī)的燃油消耗已經(jīng)低于每百客公里油耗3升（即3L/100PK，也就是載每1名旅客飛行100公里所耗油量）。

然而，航空業(yè)80%的碳排放來自于 航程1,500公里以上的航班。 一方面，其他交通方式基本無法在這樣的場景下取代飛機(jī)； 另一方面，飛行距離長，累計(jì)人均燃油消耗自然也高。 因此，以人均排放量來計(jì)算，飛行仍然是增幅最大、增速最高的一種交通模式。 若放任不管，到2050年，民航飛機(jī)的排放量可能達(dá)到疫情前的3倍。

全球變暖的危害已是全球公認(rèn)，控制和降低碳排放迫在眉睫。

航空業(yè)也一直在節(jié)能減排方面努力著。在國際民航組織ICAO提出的國際航空碳抵消和減排計(jì)劃(CORSIA)后，國際航協(xié)IATA也通過了全球航空運(yùn)輸業(yè)于2050年實(shí)現(xiàn)凈零碳排放的決議。

所謂凈零碳排放 (Net-zero Carbon Emission)，也就是碳中和，指的是通過使用低碳能源、植樹造林等方式，抵消人類活動直接或間接產(chǎn)生的二氧化碳，實(shí)現(xiàn)正負(fù)抵消，達(dá)到相對的「零排放」。

這么解釋，聽起來也許像是數(shù)字游戲。但實(shí)際上，按照2050年全球客運(yùn)量達(dá)到100億人次的需求計(jì)算，這一目標(biāo)意味著在2050年，全球航空運(yùn)輸業(yè)必須減少至少18億噸的碳排放。

按照這一目標(biāo)，從現(xiàn)在到2050年期間，全行業(yè)將累計(jì)減少212億噸的碳排放。

要實(shí)現(xiàn)這一宏大的目標(biāo)，必須單刀直入，解決問題。眾所周知，飛機(jī)的碳排放主要來自化石燃料的使用。如果能夠開發(fā)采用低碳甚至零碳能源，那么就能大幅降低航空業(yè)碳排放。

實(shí)際上，從制造商到供應(yīng)商，早已開始這方面的探索，并取得了一定成果。傳統(tǒng)制造商也開始發(fā)布「新能源」概念機(jī)。

巴航工業(yè)的4款Energia概念機(jī)

像是 巴航工業(yè)在11月份發(fā)布的Energia系列概念機(jī)， 就根據(jù)不同的航程、載客量匹配了不同的能源方案，包括混電、氫燃料電池、純電、純氫噴氣動力。

今天就來講講，航空業(yè)的「新能源」！

01

地溝油上天

Sustainable Aviation Fuel

可持續(xù)航空燃料Sustainable Aviation Fuel （簡稱SAF）是目前走在最前頭的一種替代燃料。 S AF實(shí)際上是可以用來驅(qū) 動飛機(jī)引 擎的各 種生物 燃料 ( biofuel) 的統(tǒng)稱。

不知道大家還有 沒有印象，早些年，曾經(jīng)有 不少「地溝油上天」的新聞報(bào)道。 那就是SAF的其中一條技術(shù)路線。 實(shí)際上，除了廢棄食用油提 煉以外，酒精、動物油脂、植物油脂、農(nóng)林殘留物等都能提煉成為航空燃料。 根據(jù)不同的原料和技術(shù)手段，SAF也分出了不同的技術(shù)路線。

目前，走在最前頭、最接近大規(guī)模商用的是HEFA，全稱Hydroprocessed Esters and Fatty Acids，氫化酯及脂肪酸，又稱Hydrotreated Vegetable Oil 加氫處理植物油 HVO。這種生物燃料的優(yōu)點(diǎn)在于化學(xué)性質(zhì)上等同化石燃料，理論上可以完全取代航空煤油在現(xiàn)有引擎上直接使用。換句話說，就是理論上現(xiàn)有的飛機(jī)引擎都可以直接100%使用這款生物燃料。

HEFA可以通過動物脂肪與油菜籽、大豆、玉米或妥爾油（又稱紙漿浮油，造紙過程的副產(chǎn)品）這些原料共同提煉制成。這也意味著，HEFA的原料大部分來自人類活動產(chǎn)生的廢料，像是屠宰場廢料、地溝油、煉紙廠副產(chǎn)品等，從源頭就減少了廢棄和碳排放。

以瑞典一家廠商為例，他們生產(chǎn)的HEFA所用的原材料如下：35%宰場廢料，23%廢棄食用油，22%紙漿浮油，15%棕櫚油和5%的動物脂肪。而他們混入50%HEFA的柴油可以減少46%的CO2排放，相當(dāng)于HEFA燃燒所產(chǎn)生的CO2只有傳統(tǒng)柴油的4%。

在理想狀況下，從生產(chǎn)到燃燒的完整周期，SAF可以減少高達(dá)80%的碳排放。 是的，你沒看錯(cuò)，這里說的是全周期。 這其實(shí)和現(xiàn)在開新能源車一樣，即便你的車在行駛途中不產(chǎn)生排放，但是如果使用的電來自煤炭等能源，那么實(shí)際上你的碳足跡并不是真正為0。 這也是近年來，節(jié)能減排中一個(gè)非常重要的概念： 全周期的碳減排，才能真正意義上的碳減排。

當(dāng)然，作為一種新型替代燃料，監(jiān)管部門和制造商都需要更多的數(shù)據(jù)來驗(yàn)證這款燃油在航空業(yè)使用的安全性、穩(wěn)定性和長遠(yuǎn)影響后才能放寬使用限制。一些問題也必須假以時(shí)日才能取得答案，比如說是否會對引擎和油路造成腐蝕？因此，目前HEFA在商用領(lǐng)域都是與傳統(tǒng)航空煤油以50%的配比上限使用。此外，正如所有SAF現(xiàn)階段面臨的問題一樣，HEFA的缺點(diǎn)同樣是生產(chǎn)成本較高，必須達(dá)到較大的生產(chǎn)規(guī)模才具備經(jīng)濟(jì)性。原料短缺也是制約SAF未來發(fā)展的一大要素，科學(xué)家們正在積極發(fā)掘更多可以用于生產(chǎn)SAF的原材料。

除了SAF這些已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)的替代燃料以外，航空業(yè)也在積極探索其他綠色能源的應(yīng)用。比如說混合動力、純電和液氫。

2012年，一架巴西蔚藍(lán)航空的E195使用甘蔗制成的生物燃料進(jìn)行演示

02

量身訂做

Tailor Made

相信大家也都知道，飛機(jī)要更高效率的飛在天上，就必須「斤斤計(jì)較」，盡可能的減少重量，也要降低風(fēng)阻。因此，所選的能源的能量密度就成了關(guān)鍵。所謂能量密度，也就是單位一定的空間或質(zhì)量物質(zhì)中儲存能量的大小。

以上文提到的巴航Energia系列概念機(jī)為例，你會發(fā)現(xiàn)，他們在載客量最小、航程最短的飛機(jī)上采用了純電，再通過混合動力的方案提升了9座飛機(jī)的航程，為19座飛機(jī)選擇了氫燃料電池，在35-50座的支線客機(jī)上則是選擇液氫/SAF能源。載客量與所選能源的能量密度成正比。

這4款機(jī)型的型號，根據(jù)載客量和能源選項(xiàng)，型號分別是：E9-HE（9座，油電混合），E9-FE（9座，純電驅(qū)動），E19-H2FC（19座，氫燃料電池），E50-H2GT（50座，液氫/SAF）。除了油電混合的E9-HE以外，其他三款機(jī)型都可以做到100%零碳排放。

巴航工業(yè)也務(wù)實(shí)地按照目前技術(shù)發(fā)展的趨勢給出了每款機(jī)型預(yù)計(jì)面世的時(shí)間線：

單純從能量密度的角度來看，液氫確實(shí)是最適合的清潔能源。 而且液氫燃燒后的產(chǎn)物就是水，沒有任何的溫室氣體和有毒氣體產(chǎn)生。 那么，這個(gè)看似完美的選項(xiàng)為什么卻要等到2040年才出現(xiàn)呢？

這就涉及到了液氫的運(yùn)輸和儲存了。眾所周知，H2一般以氣體形式存在。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，需要達(dá)到-252.7攝氏度才能變?yōu)橐后w。儲存液氫也就需要低溫、高壓。然而，為了保證低溫、高壓條件，不僅對儲罐材質(zhì)有要求，而且需要有配套的嚴(yán)格的絕熱方案與冷卻設(shè)備。以現(xiàn)有的技術(shù)儲存液氫，光保溫就要消耗30%左右的質(zhì)量能量。這樣的能量消耗，對于飛機(jī)而言顯然并不經(jīng)濟(jì)。

液氫儲存罐

好消息是，科技總是在進(jìn)步的。 巴航也認(rèn)識到了這當(dāng)中面臨的問題，才規(guī)劃了上邊看到的技術(shù)路線。

油電混合和純電技術(shù)目前在汽車行業(yè)已經(jīng)得到成熟運(yùn)用，轉(zhuǎn)移到航空領(lǐng)域，最大的問題是電池能量密度，其次是安全性。對此，巴航也表示，裝在飛機(jī)上的電池將是「高密度電池」。相信提高電池能量密度，會是他們一個(gè)主力研究的方向。實(shí)際上，巴航工業(yè)已經(jīng)制造出一架純電的農(nóng)用飛機(jī)進(jìn)行試飛。和汽車一樣，飛機(jī)也會沿著混動->純電->燃料電池的發(fā)展路線走下去。

值得一提的是，不管哪種替代能源，在未來相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)都無法全面取代傳統(tǒng)燃料或者SAF。針對這個(gè)事情，筆者還專門請教過工程師出身的巴航工業(yè)大中華區(qū)商用飛機(jī)高級市場經(jīng)理謝威先生。他表示，巴航Energia的4款機(jī)型是分別針對不同的飛行任務(wù)和市場需求而設(shè)計(jì)的，并不意味著SAF、混動是液氫、純電的過渡產(chǎn)品。巴航的策略是將使用場景與性能相匹配，設(shè)計(jì)研發(fā)更加細(xì)分的機(jī)型。以筆者的理解，就是「量身定做」，拒絕浪費(fèi)。

電池能量密度低，目前看更適合小飛機(jī)

這個(gè)說法和行業(yè)的規(guī)劃也是契合的。從IATA給出的設(shè)想我們也可以看到，所謂的碳抵消實(shí)際上只占18億噸減排中的8%。近80%的碳減排來自替代燃料和新能源技術(shù)的應(yīng)用。其中，65%來自可持續(xù)航空燃料（SAF），也就是生物燃料的推廣使用，13%來自純電和氫這些新能源的應(yīng)用。

03

為了更美好的未來

For a Better Future

在這個(gè)資本運(yùn)作的年代，新能源就像一塊美味誘人的大蛋糕，吸引了無數(shù)人。 然而，航空是極具挑戰(zhàn)性的行業(yè)。 近年eVTOL行業(yè)雷聲大、雨點(diǎn)小的表現(xiàn)也證明了，做PPT容易，飛起來 很難。 在SAF已經(jīng)逐漸成熟的時(shí)候，毅然決定探索其他綠色能源，哪怕對于一家成熟的制造商而言，都是一件極其冒險(xiǎn)的事情。

eVTOL機(jī)型層出不窮，走向商用的還不多

巴航在全力研發(fā)EVE eVTOL之后又提出了Energia系列概念機(jī)，當(dāng)然不是僅憑胸口貼著一個(gè)「勇」字。

巴航商用飛機(jī)主席兼CEO Arjan Meijer坦言： 『很多初創(chuàng)公司都試圖讓他們的（概念飛機(jī)）飛起來，但是為一款新機(jī)型取證需要很多歷練。 我不太相信他們所提出的性能目標(biāo)和激進(jìn)的時(shí)間表。 而比巴航大的制造商很難控制成本。 巴航有50年的輕型飛機(jī)和支線飛機(jī)制造和取證經(jīng)驗(yàn)，而且公司架構(gòu)更加簡單靈活，控制成本上也更有競爭力』。

筆者也曾經(jīng)問過巴航工業(yè)大中華區(qū)總裁及商用飛機(jī)副總裁郭青先生：這很可能是一件吃力不討好的事兒，為什么巴航要去做這個(gè)事情？

他的回答是： 『我們都只有這么一個(gè)家園，總要有人去把這件事情做了』。

這樣的精神在巴航是一個(gè)共識。

巴航工業(yè)商用航空副總裁羅德里格·席爾瓦（RodrigoSilva e Souza）在去年的聯(lián)合國COP26氣候變化大會上就這樣說道：『擺在航空業(yè)面前的只有一條路，那就是可持續(xù)發(fā)展的道路』。

確實(shí)，只有確保我們的明天更美好，今天的奮斗才會有意義。環(huán)保，已經(jīng)吹響了下一個(gè)時(shí)代的序曲，讓我們拭目以待更美好的未來。