氢燃料能减少航空对气候的影响吗？（英）

大西洋理事会全球能源中心氢燃料问题简单2 0 2 3年 3月减少航空的气候影响吗?由约瑟夫•韦伯斯特介绍一个美国希望减少温室气体排放，降低碳足迹需要采取上述所有战略跨越多个部门。航空业排放量的减少将是对于确保美国实现其排放目标至关重要。的确，航空业的能源相关碳约占7.2亿吨排放，世界对喷气式飞机旅行的需求几乎持续增加几十年来，除了 COVID-19 大流行期间的重要例外。1然而，随着大流行最严重的情况似乎在后视镜中，帕斯——圣吉吞吐量正在反弹。减少航空业的温室气体排放将需要新能源资源。液氢燃料（H）已成为一种2传统喷气燃料的有前途的替代品。替代清洁能源选择对于航空，例如电池和可持续航空燃料（SAF），存在但具有局限性。一些分析家已经确定了清洁氨，这是生产的通过清洁电力从氢气和氮气，作为潜在的替代品液氢。然而，这项研究假设后者将在燃料竞争，作为绝大多数技术航空专家接受笔者采访认为液体H最终会被采用2行业。由于很少有替代技术可用于系统脱碳航空业的骨化，政策制定者必须密切注意研究氢在航空脱碳中的作用。未来十年或更长时间需要应对的几个挑战在该行业开始转换为或部分转换为氢气之前。工程师必须设计飞机来容纳氢气;氢燃料基础设施虽然在美国增长，但必须进一步扩展到大规模支持氢喷气燃料需求;以及其他氢气用途，例如作为长途卡车运输，将改善经济案例。本期简报将审查这些挑战，以及纳入 avia-在新兴的氢经济和能源转型中。全球能源中心促进能源安全与政府合作,工业、公民社会和公众利益相关者制定布拉格-geopoliti -电气自动方式的解决方案卡尔,可持续性和经济改变的挑战全球能源格局。1“航空”，国际能源署，2022 年 9 月，第 https://www.iea.org/reports/aviation 页。大西洋理事会1 问题简单氢燃料能否减少航空对气候的影响？替代喷气燃料的必要性最近的美国运输安全管理局 （TSA）旅客吞吐量数据显示，2022年旅客吞吐量我在美国，数据来自环境保护局美国环保署（EPA）显示，总旅行次数2021 年的 ERS 比 2020 年的水平增长了 76%，达到吞吐量将达到2019年水平的90%以上。3随着乘客重返天空，与航空相关的排放——Sions也将上升。事实上，与航空相关的排放量上升从2013年持续到大流行暂时建立空中交通。2019年近66%的吞吐量水平。2图1:美国飞机乘客的数量数百万12001000800600400200国内国际来源:“乘客：所有承运人 - 所有机场”，运输统计局，上次访问时间为 2022 年 11 月 21 日，https://www.transtats.bts.gov/Data_Elements.aspx?Data=5。23“乘客：所有承运人 - 所有机场”，运输统计局，上次访问时间为 2022 年 11 月 21 日，https://www.transtats.bts.gov/Data_Elements.aspx?Data=5。“TSA 检查站旅行号码（本年度与上一年/同一工作日）”，美国运输安全管理局，最后更新2022 年 11 月 21 日，https://www.tsa.gov/coronavirus/passenger-throughput。大西洋理事会2 问题简单氢燃料能否减少航空对气候的影响？图2:美国航空排放几百万吨有限公司2- e2007000680066006400620060005800560054001501005002011201220132014201520162017201820192020商业航空军用飞机通用航空美国排放总量(RHS)源:环境保护局4消费者对航空旅行的强劲需求不仅仅是美国的故事。国际航空运输协会 （IATA） 指出预计 2022 年全球运营航班总数将清洁的选项为空中交通R达到3380万，占2019年水平的近87%。这美国在工业、政府和学术界正在探索减少航空气候的选择影响通过其他类型的燃料或电力5国际航空运输协会还预计客运收入将增加从 2021 年的 2390 亿美元到 2022 年的 4980 亿美元，一个增幅超过108%。作为全球中产阶级来源。传统喷气燃料的替代品包括面糊IES，在飞行过程中不产生排放;可持续的航空燃料（SAF），碳排放量较低;和氢气，用作燃料时会释放水。6舱位扩大，对航空旅行的需求 - 因此，对喷气式飞机的需求燃料——也会增加。虽然商务旅行仍然存在由于新冠肺炎疫情，对商业航班的需求将下降在可预见的未来，可能会继续上升。航空需求和航空部门的温室气体排放因此，（温室气体）将从大流行水平上升，需要能够节约的可持续方法卡莉大规模减少排放。虽然电池和SAF可以相对实施很快，它们并不代表长期解决方案，因为扩展的重大（可能不可逾越）障碍适合长途旅行，最终满足4“美国温室气体排放和汇清单：1990-2020。”美国环境保护署，2022 年，表 ES-2，37，https://www。epa.gov/system/files/documents/2022-04/us-ghg-inventory-2022-main-text.pdf.;“关于运输温室气体排放的快速事实。”我们环境保护局，2022 年 7 月 14 日，https://www.epa.gov/greenvehicles/fast-facts-transportation-greenhouse-gas-emissions。“速记：美国运输部门温室气体排放量，1990-2020“美国环境保护署，2022 年 5 月，第 https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPDF 页。cgi ? Dockey = P10153PC.pdf。56“旅行复苏重建航空公司盈利能力——有弹性的行业将亏损减少到 97 亿美元”，国际航空运输协会，新闻稿，6月 20， 2022， https://www.iata.org/en/pressroom/2022-releases/2022-06-20-02/#:~:text=Flights%20operated%20in%202022%20are,%24239%20十亿% 20生成202021年% % 20。同前。大西洋理事会3 问题简单氢燃料能否减少航空对气候的影响？全球航空业的要求。电池是通常被认为不适合长途飞行由于他们的重量要求。事实上，喷气燃料的能量密度为每公斤43兆焦耳（MJ / kg）—与当今锂离子面糊中仅发现的0.72 MJ / kg相比-供应链，从生成开始并持续通过传输、最终使用和存储;难度产生和处理液体H，必须冷冻至2-253摄氏度;最后，不同的标准和规则,尤其是在国际航线。是的。因此，电动飞机需要携带7大型电池组，尤其是长途航班，这将限制可用席位的数量和危害电池供电飞机的经济性。另一方面手，SAF，它依赖于废油和脂肪以及木质生物质，可能会面临供应限制。加法-盟友，尽管SAF成本正在下降，但它们仍然在下降温室气体对气候变化的影响也存在不确定性。水蒸气的痕迹。国际航空运输协会的一项研究估计，H2燃烧排放的水蒸气大约是2.6倍煤油燃料。根据 2021 年发表在10自然，Contrail Cirrus是最大的单笔贡献航空净有效辐射强迫，大于飞机大约比煤油贵三到四倍。二氧化碳 （CO） 和氮氧化物 （NOx） 排放。8112最后，SAF并非没有排放，因为它仍然释放煤油喷气燃料释放的碳的五分之一。而净有效辐射强迫，或发生的条件当进入地球大气的能量——球体不同于离开的能量量9SAF将在航空脱碳中发挥作用，特别是在短期和中期，由于其多功能性和作为即用型燃料的易用性，政策制定者可能需要优先考虑H喷气燃料的发展，以实现本世纪中叶它可以迫使地球气候发生变化。因此12正在进行的一些研究将使航空公司能够避免凉爽潮湿的空气，这可能导致Contrail forma-2零的目标。“说。空中客车公司已经启动了一项测试计划来研究13氢内燃机产生的痕迹。而14越来越被视为一个环境——氢对难以去除的燃料友好且具有成本效益的燃料来源碳化行业，包括航空。不像烧煤或其他碳氢化合物，氢燃烧或用于燃料电池产生的水作为副产品，而不是碳或其他温室气体。尽管大多数现有的氢燃料都是赞成由碳氢化合物制成，也可以通过以下方式生产由可再生能源或极低排放驱动的工艺能源，包括太阳能、风能、天然气碳储存和核能。人们普遍期待氢能成为可再生能源采用的更清洁的燃料来源由于《降低通货膨胀法》的气候促进而增加愿景。关于Contrail形成的科学辩论仍然没有解决后，这是一个重要的研究领域，因为它具有强大的多弧离子镀温室气体的影响。围绕氢经济的一些问题正在解决争吵不堪的问题。作为 H 技术控制2市场力量将持续推动氢价走低，而政府正在动员改善 H 经济学的资源（包括通过2美国能源部的氢弹计划，其中寻求将清洁氢的成本降低80%，十年内每公斤1美元，或“1 1 1”目标）。15美国的清洁氢也得到了通货膨胀降低法案（IRA），美国颁布的法律2022 年 8 月。该立法为以下方面提供了支持整个氢价值链，激励措施扩展到制造业和采矿业、清洁能源发电和H2每公斤3美元的税收抵免。16 大量研究迄今为止，氢的发展一直受到以下因素的限制多种因素，包括：经济劣势其他燃料来源;适应设备的挑战表示“状态”为H2燃料在非传统应用程序,如钢铁、水泥和卡车运输;沿线有限的H基础设施2789Johnathan Holladay、Zia Abdullah 和 Joshua Heyne，“可持续航空燃料：技术途径回顾”，美国能源部，九月2020年，https://www.energy.gov/sites/prod/files/2020/09/f78/beto-sust-aviation-fuel-sep-2020.pdf。Siddharth Vikram Philip 和 Ben Elgin，“航空公司急于使用可持续燃料，但供应有限”，彭博社，2021 年 11 月 10 日，https://www.bloomberg.com/news/articles/2021-11-10/airlines-rush-toward-sustainable-fuel-but-supplies-are-limited?sref=lDgLmqjg。彼得·威尔逊，“由可持续燃料驱动的客机仍然是一个遥远的目标，”纽约时报2022年6月29日,https://www.nytimes.com/2022/06/29/climate/planes-sustainable-fuel-flight.html。10 “液氢作为航空的潜在低碳燃料”，国际航空运输协会，2019年8月，https://www.iata.org/contentassets/d13875e9ed784f75bac90f000760e998/fact_sheet7-hydrogen-fact-sheet_072020.pdf。11 Christiane Voigt等人，“更清洁的航空燃料燃烧可以减少凝结尾迹混浊，”通信地球与环境2,https://doi.org/10.1038/s43247 - 021 - 00174 - y。12 大卫·钱德勒和克里·伊曼纽尔，“辐射强迫”，麻省理工学院气候门户网站，2020 年 9 月 25 日，https://climate.mit.edu/explainers/radiative-强迫#：~：文本=辐射%20强迫%20是%20什么%20发生，红外线%20辐射%20退出%20as%20热。13 Jennifer Chu，“新地图显示 2020 年美国上空的飞机凝结尾迹急剧下降”，麻省理工学院新闻，2022 年 3 月 7 日，https://news.mit.edu/2022/airplane-contrails-map-0307。14 “空中客车公司将接受氢凝迹表征挑战”，空中客车公司，新闻稿，2022 年 7 月 20 日，https://www.