氢：航空业

两个地区在航空中使用氢气的关键需求阶段： 2050年及以后 氢燃料飞机在航空公司机队中的渗透率不断提高。SAF规定了约65％或更多，至少一半来自高级SAF类型。 2025-2030 第一代氢燃料飞机，其中常规涡轮螺旋桨飞机转换为氢燃料电池动力传动系，被引入收入服务。SAF要求c。常规飞机的10％。 在最雄心勃勃的情况下，该地区的直接氢需求每年可能接近12万吨。 不断发展的氢基础设施英国政府致力 对于早期采用者航班和SAF，本地生产可能是必要的。在英格兰西南部和南威尔士，LanzaTech将为航空业提供大部分本地生产。该地区每年的直接氢需求不到1000吨。 于发展英国的低碳 氢能力，作为能源安全和脱碳的关键部分。然而，航空将需要比政府承诺的更多的氢供应。 液化、储存和净化目前是政府议程上的低优先级，电力需求的大幅增长带来了不确定性。获得政府的支持和解决这些领域的承诺将反过来增强投资者的信心，确保该地区的成功过渡 2035-2045 较大的第二代飞机，从一开始就设计为氢燃料，使用喷气涡轮机（或混合配置）被引入收入服务。30％，对常规飞机的高级SAF类型（例如PtL）有额外要求。 氢基础设施发展的关键驱动因素包括承诺到2026年将100％氢气用于供暖的潜在作用以及各个机场对氢气的承诺。 在英格兰西南部和南威尔士，布里斯托尔机场及其常驻航空公司将推动需求。根据过渡速度和新技术的成功，机场将需要一条直接的氢气供应管道，以满足飞机加油和地面运营的需求。 为了满足加热用氢气和航空用氢气的双重需求，天然气分配网络将需要重新利用和增加管道基础设施，包括更大的机场。机场可能还需要扩大为飞机和地面运营加油的供应管道，包括供暖，并增加新的设施以净化过境后的氢气。 在最雄心勃勃的情况下，易捷航空将优先过渡到布里斯托尔机场的氢飞机，该地区每年的直接氢需求可能超过60, 000吨。 Introduction 上下文和方法结构 Introduction Arp与客户和氢西南（HSW）确定的利益相关者进行了接触，随后发表了文献综述，整理了英国航空业的相关行业知识和发展。该审查涵盖了当前的雄心，部署障碍以及使用现有天然气网络基础设施向需求点供应氢气的地理影响，特别是可持续航空燃料（SAF）生产的机场和地点。 背景和方法 图1 威尔士和西部公用事业地区和民航机场。 Arp受威尔士和West Utilities（WWU）的委托，帮助他们和资助者OFGEM建立战略和技术证据基础，以证明氢在南威尔士和西南地区的航空中的潜在作用。图1概述了c.7. 5m人的区域。它包含四个中型机场：布里斯托尔国际机场，加的夫机场，埃克塞特国际机场和纽基机场。该地区有几个较小的机场，包括普利茅斯，彭赞斯，陆端和。 我们已经对WWU足迹中的航空进行了需求评估，重点是布里斯托尔机场和其他地区性机场作为案例研究，以获得更深入的了解 圣玛丽机场。根据飞零机场规模分类，该地区所有机场都被认为是中小型机场，每年旅客人数为1000万人次或更少。布里斯托尔是该地区最大的机场，2019年接待了近900万人次。 他们的机会和障碍。这些知识将有助于在英国其他地区的航空部分中了解氢。 工作范围包括对氢需求的讨论 需求，形式，纯度和其他考虑因素，以及在2022年至2050年之间的不同阶段如何发展。研究中包括的氢的潜在需求包括地面运营，飞机燃料，航空航天供应链和SAF生产。 该方法和一些方法假设可能适用于所有天然气分布的其他地区 网络（GDN）与航空部门和更广泛的航空航天供应链的互动（以及未来的发展机会）。该研究将有助于为西南地区和南威尔士产业集群的氢发展提供早期思考，并为该地区及其他地区的进一步工作确定方向。 结构 报告结构在以下各节中进行了描述和解释： 例如，足够的电力对设施的位置有重要影响。机场将需要重新审视其总体规划，以确定合适的位置和可行性。 Section 7 Section 3 第10节 讨论了未来的飞机技术和时间表。它还重点介绍了使用氢气和SAF使航空部门脱碳的关键发展和试验。 全球航空氢行业概述。 包含该地区主要机场的案例研究：布里斯托尔，加的夫，纽基和埃克塞特。在这里，我们提供了可能的需求情景，并提供了对基础设施影响的评论。还提到了区域工业中心，至少在短期和中期，这些中心很可能是主要的制氢（和液化）地点。 Section 4 Section 6 与航空氢有关的关键国家和地区政策。 重点关注南威尔士和西南地区，突出氢行业的最新发展。氢西南和南威尔士产业集群 能够在该地区的氢活动中进行投资和增长的组织。该地区的氢利益相关者的参与是研究的关键要素。在本节中，我们强调参与这项研究并为这项研究做出贡献的组织。 Section 8 描述了氢在机场的其他潜在用途，强调了通过承诺使用一种燃料源可以实现的规模经济。 Section 5 涵盖航空能源系统，因为这对于理解未来的燃料生产和运输途径至关重要。氢和SAF可以通过不同的途径生产。这些在第5节中解释，以及支持公用事业的相关要求。原则上，“绿色氢”路径的绿色电能和水，“粉红色氢”路径的核能，以及“蓝色氢”路径的天然气和碳捕获。需要提供 第11节 涵盖该地区SAF生产的氢气。 第9节 详细介绍了用于估算航空产生的潜在氢需求的方法：作为飞机的直接燃料；用于SAF生产；以及用于机场地面运营。 第12和13节 报告以挑战和主要发现（第12和13节）结束。 Overview 航空的目标和战略氢在新燃料中的作用航空驱动的氢液化需求存储和缓冲位置和连接 Overview 70605014%4%14%4016%302039%1013%0CO2从英国出发的排放（百万吨）20192020202120222023202420252026202720282029203020312032203320342035203620372038203920402041204220432044204520462047204820492050 航空的目标和战略 排放，如电动飞机和氢动力飞机。 由于每年使用约3亿吨煤油，全球航空业占全球人为二氧化碳排放量的c.2％。对此，全球航空业通过国际民用航空组织（ICAO）设定了2022年实现净零的目标 –与机场合作开发支持零排放飞行所需的基础设施电和氢。 –制定安全运行零排放飞机和基础设施所需的法规。 到2050年的碳排放量(国际民航组织，2022年)。 国际航空运输协会（IATA）于2021年通过了一项决议，到2050年实现运营中的净零碳排放（IATA，2021年）。它发布了一项战略，概述了实现全球目标所需的不同贡献（到2050年）： 英国在Jet Zero战略中设定了航空目标，该战略的目标同样是到2050年实现净零排放。 （交通部，2022年）。它还旨在到2030年在英国的燃料组合中提供至少10％的可持续航空燃料，以及国内航班的目标到2040年达到净零排放。为了支持这些目标，英国政府成立了Jet Zero委员会，以发展英国的能力，通过以下方式提供净零排放和零排放技术： –65%可持续航空燃料 –13%新技术，电力和氢气 –3%的基础设施和运营效率 –开发零排放航空和航天技术并使之产业化。 –19%的补偿和碳捕获 –通过投资一流的工厂，支持更大规模的科学研究，并帮助降低生产成本，加快SAF的生产。 基于这种观点，超过四分之三的“解决方案”取决于新燃料和相关技术。 机队升级，飞机类型已知机队升级，未来的飞机类型包括氢和电动飞机可持续航空燃料碳清除，活动增长脱碳成本的需求减少影响改善空域和飞机运营飞机技术改进包括直接空气捕获ETS和CORSIA未来义务净碳排放量剩余排放量 –与航空业合作，开发和部署新技术，以减少 可持续航空提供了英国的行业观 氢在新燃料中的作用目前的共识是，三种燃料/推进技术将发挥作用在航空脱碳方面： 点 随着时间的推移，航空脱碳。虽然与IATA战略的细节不同，但可持续航空也预计未来的大部分碳减排来自新燃料。 –电池电 –SAF 虽然国际航空运输协会代表航空公司集体，但单个航空公司的承诺和决策将决定实现净零目标的方式和程度。easyJet，除了到2050年实现净零排放外，还承诺通过零排放减少57％的排放EasyJet最初将使用SAF来帮助减少其足迹，但将氢视为以后几年使用的主要燃料（EasyJet，2022）。 –氢（在改进型喷气涡轮飞机中燃烧，或用于燃料电池中以为电动飞机发电） 这些方法中的每一种都具有不同的优点和缺点,其影响对给定类型的飞行(即容量和航程)的适用性。它们还影响引入燃料、飞机和推进系统以替代常规煤油燃料飞机的时间框架。 国际航空集团（IAG）是全球第一个承诺到2050年实现净零，并在2030年之前为SAF提供10％的航班供电的公司（英国航空公司，2023年）。到2050年，IAG预计50％ 无论是作为SAF生产的原料还是作为燃料本身，我们都可以合理地相信，航空驱动的氢气需求将是巨大的。由于能量密度和电池重量的限制，电动飞机的作用将极其有限。 其脱碳将来自SAF。瑞安航空预计将通过SAF实现34％的脱碳。但是，两家航空公司均未公开承诺使用氢气。地区航空公司Loganair已承诺到2040年使其飞机机队净为零，并且是最大限度地利用将上线的小型氢气飞机的关键候选人 氢的总需求包括三个不同的组成部分： –用于生产SAF的气态氢 –非常高纯度的气态氢，用于燃料电池动力飞机 在近期和中期(英国航空，2021年)。 –用于燃料电池动力飞机和大型涡轮动力飞机的液态氢 在氢加速采用的情况下，该地区航空对氢的直接需求可能是 航空驱动的氢需求 1在本报告中，我们主要使用氢气的质量（千克，吨等）来提供将使用的不同形式的比较在航空中（各种压力下的气态和液化）。能量含量（MJ，GWh等）也将用于相关的地方。 向纯氢燃料航空过渡的速度，程度和形式受到一系列不确定性和依赖性的影响。最重要的是，必须证明燃料的安全使用：它在机场环境中的生产，运输，储存，处理和分配，当然，它在客机上的使用。此外，机场/航空公司的运营流程不得在实质上变得更加繁重(例如。Procedre周转时间，由于使用氢气而导致的禁区限制。氢（特别是液态氢）的关键使能技术和工艺处于不同的技术准备水平（TRL），这并不是说它们不会成熟，但TRL越低，遇到不可预见的问题的风险就越大（航空航天技术研究所，2022年）。 多达12万吨1到2050年每年。对采用速度不那么乐观的看法可能会导致每年的需求接近65, 000吨。这些数字包括油轮运输的津贴-每种情况下约占总金额的30％。 这个10年的时间框架纯粹是在该地区，是由易捷航空和布里斯托尔机场达成的协议驱动的。 在2035年至2040年之前，根据采用情况，我们预计对氢气的直接需求将低得多– 在早期采用第一代尺寸和航程适中的氢燃料电池飞机的推动下，第一年使用气态氢。在这些年度需求水平（每年高达2,000吨左右）下，本地氢气生产似乎是合理的，最初是本地产生的可再生电力，然后是电网供应的电力。 为了涵盖这一发展领域的内在不确定性，我们为该地区航空产生的氢气创造了三种需求情景。这些是： 在第一阶段之后，当更大，更远距离的液态氢燃料飞机可用时，航空对氢的需求可能会增加几个数量级。2035年之后的某个时候，第一台专门设计的液态氢燃料飞机可以投入使用，尽管目前尚不确定确切的时间。 –只有SAF的情况下，氢燃料航空在2050年之前没有实现任何材料渗透。 –一种加速的氢方案，其中氢燃料飞机被引入符合制造商目前的预测，传统飞机在10年的时间框架内被取代。–更保守的情况是，氢燃料飞机的推出比制造商目前的预测晚了五年，和传统飞机在10年的时间框架内更换。 在短期到中期，航空公司将不像当地越来越多地使用SAF来满足氢气生产的机会（达到某些净零目标。如果氢气是