Bæredygtigt flybrændstof tilbyder flyvevej til netto-nul flyrejser

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

[Denne artikel er en del af en serie af medlemmer af First Movers Coalition. Du kan læse flere historier om initiativet link..]

Den 27. november blev der lavet et lille stykke luftfartshistorie: Rolls-Royce gennemførte verdens første testkørsel af en moderne flymotor drevet udelukkende af rent brint. Selvom teknologien ikke forventes at være kommercielt levedygtig før midten af 2030'erne, tager denne test luftfartsindustrien et skridt tættere på den hellige gral af kulstoffri, langdistanceflyvninger.

Med en ren brintdrevet passagerflyvning mere end et årti tilbage, er industriens på kort sigt netto-nul håb knyttet til bæredygtigt flybrændstof (SAF). Denne artikel undersøger, hvordan man kan accelerere både udbud og efterspørgsel efter denne revolutionerende måde at drive fly på - med den hastighed og den skala, der kræves af en 1.5 grader Celsius-justeret rute.

Aviation accepterer at ændre sin flyveplan

I de seks årtier fra 1960 voksede antallet af passagerer, der rejste med fly fra 100 millioner til over 4 milliarder i 2019. Det forudser International Air Transport Association (IATA). passagerer vil overgå præ-pandeminiveauer efter 2024 og kunne overstige 10 milliarder rejser i 2050. Mens luftfartens fordele for global handel og forståelse er hævet over enhver tvivl, har de en pris for planeten.

I 2021 stod luftfarten for over 2 procent af den globale energirelateret CO₂ emissioner ifølge Det Internationale Energiagentur (IEA). Når man tilføjer den opvarmende effekt af de kontrailer, der skabes ved forbrænding af fossilt jetbrændstof i stor højde, vil luftfartens effekten af den globale opvarmning stiger yderligere. I de seneste årtier er luftfartens emissioner vokset hurtigere end emissionerne fra vej, jernbane eller skibsfart, idet de f.eks. med 24 procent fra 2005 til 2019. På trods af et dyk på 40 procent under pandemien forventer IEA, at luftfartens emissioner vil overstige 2019-niveauer inden for få år - uden nogen reduktion, de kan tredobles i 2050. Luftfart skal ændre sin flyveplan - og det hurtigt.

Selvom luftfart blev udeladt af Paris-aftalen om klima i 2015, blev industrien enige om i september 2021 at forpligte sig til netto-nul CO₂ emissioner inden 2050. Og i oktober samledes 184 regeringer i regi af International Civil Aviation Organisation (ICAO) at vedtage det samme langsigtede mål. Dette var et hidtil uset træk.

SAF repræsenterer mindre end 0.1 % af det globale flybrændstofforbrug i dag - et lille skridt, der skal blive et kæmpe spring.

Så meget for destinationen, men hvad med flyveplanen for at komme dertil?

Tidligere i år offentliggjorde Mission Possible Partnership og World Economic Forum (WEF) den verdens første 1.5 grader Celsius-justerede luftfartsovergangsstrategi, bakket op af 70 virksomhedspartnere. Strategien kortlægger en "forsigtig" vej mod 95 procent dekarbonisering i 2050, hvor SAF spiller en førende rolle (45 procent), med en række muligheder for at levere de resterende emissionsreduktioner, herunder brændstof- og flyeffektivitet, rent brint, batteri-elektrisk strøm til kortdistanceflyvningers og optimering af luftnavigation.

Lad os se nærmere på bæredygtige flybrændstoffer, og hvordan de kan bringe drømmen om kulstoffattig flyvning tættere på virkeligheden.

Tre prioriteter for at gøre bæredygtigt flybrændstof levedygtigt

Dagens kommercielt tilgængelige SAF er typisk biobrændstoffer fremstillet af vegetabilske olier eller ethanol afledt af afgrøder som sukkerrør eller majs. Afhængigt af det råmateriale, der anvendes i deres fremstilling, kan de allerede levere en 60-85 procent reduktion af CO₂ emissioner.

SAFs store fordel er, at det er et "drop-in" brændstof — du kan pumpe det direkte ind i flyets brændstoftanke uden dyr eftermontering til fly eller speciel infrastruktur i lufthavne. Nuværende regler tillader kun kommercielle fly at bruge en 50/50 blanding af SAF og almindelig petroleum. Men i marts Airbus testede med succes sin A380 - verdens største passagerfly - med en af sine fire motorer ved hjælp af 100 procent SAF. Airbus har udført lignende test på andre flymodeller og på en helikopter. I juni gennemførte et svensk regionalt flyselskab verdens første testflyvning med en kommercielle fly, der flyver SAF i begge dets motorer.

Så meget for de gode nyheder. Den dårlige nyhed er, at SAF stadig er meget dyrt - alt mellem to og fem gange 2019-prisen for konventionelt jetbrændstof. Som resultat, SAF repræsenterer mindre end 0.1 procent af det globale brændstofforbrug for luftfart i dag — et lille skridt, der skal blive et kæmpe spring.

Airbus er blandt mere end 100 selskaber, indkaldt af Forums Clean Skies for Tomorrow-initiativ i september 2021, som satte en mål for SAF om at opfylde 10 procent af luftfartens brændstofbehov globalt i 2030. For at opnå dette skal der ske tre ting:

Opskaleringsforsyning: Produktionsvolumen skal stige fem eller seks gange for at nå målet på 10 procent i 2030. Dette vil kræve mindst 300 nye SAF-anlæg.
Reducer omkostningerne: Brændstofproducenter vil ikke investere i disse nye SAF-anlæg uden efterspørgselssignaler fra industrien. Men flyselskaber vil ikke købe tilstrækkelig SAF til at sende dette signal, medmindre prisen falder.
Sæt klare markeds- og efterspørgselssignaler fra regeringer og virksomheder: Regeringer skal hjælpe med at kickstarte investeringer i SAF-produktion gennem en blanding af incitamenter, skattefradrag og mandater. Førende luftfartsselskaber kan forpligte sig til langsigtede overtagelsesaftaler for at udelukke investeringer fra brændstofleverandører.

First Movers Coalition sender efterspørgselssignal til 'super-SAF'er'

For at overvinde de to vigtigste hindringer for at opskalere SAF - pris og tilgængelighed - skal nogen tage det første skridt. I maj, United Airlines var det første luftfartsselskab at underskrive en fratagelsesaftale med en oversøisk leverandør for 50 millioner gallons SAF for sine flyvninger ud af Amsterdam. United og Airbus er blandt mere end 50 virksomheder, der udgør Forum's First Movers Coalition (FMC), et globalt initiativ til at udnytte virksomhedernes købekraft til at dekarbonisere syv industrisektorer, der er "svært at aftage", herunder luftfarten, der er ansvarlige for en tredjedel af verdens emissioner.

FMC har sat sigte på at løse den formentlig sværeste opgave inden for luftfart - kun at øge efterspørgslen efter de "super-SAF'er", der kan reducere livscyklussens drivhusgasemissioner med 85 procent eller mere sammenlignet med konventionelle jetbrændstoffer. Målet for FMC-medlemmer er at erstatte mindst 5 procent af deres konventionelle brændstof med disse supereffektive SAF'er (eller en anden nul-emissionsteknologi, hvis tilgængelig) inden 2030. Målet er at sende et efterspørgselssignal til brændstofproducenter og investorer, så de har tillid til at investere i nye anlæg og få priserne ned.

Hver SAF-proces står over for sine egne udfordringer at overvinde. De to mest almindelige teknologier (HEFA og Alcohol-to-Jet) er afhængige af forarbejdning af fødevareafgrøder som rapsfrø, sojabønner, palmeolie, sukkerrør eller majs for at skabe jetbrændstof. Da disse afgrøder er begrænsede - og efter det gyldne princip for at undgå råmaterialer, der bruger jord, der er nødvendigt til andre formål - er vi nødt til at se på komplementære kilder.

To nye teknologier rummer potentiale til at producere næsten-nul emission SAF: Fischer-Tropsch (FT) og Power-to-Liquid (PtL) processerne. FT's fordel er, at det kan omdanne en lang række "non-food råvarer" - kommunalt fast affald, skiftegræs, rester af skovbrug og landbrug - til jetbrændstof, der leverer 90-100 procent CO2-reduktion.

PtL er i mellemtiden en teknologi i pilotfasen, der kombinerer grøn brint (produceret af vedvarende energi) med CO₂ direkte fanget fra den omgivende luft for at skabe et syntetisk brændstof, ofte kendt som "e-kerosen" - en praktisk talt fossilfri strømkilde. Airbus er en del af et konsortium, der for nylig annoncerede en ny PtL-fabrik i industriel skala i Hamborg. Fordelen ved PtL er, at det ikke kræver agerjord eller biologiske råvarer. Udfordringerne med PtL vil være omkring omkostninger og konkurrence for grøn brint fra andre sektorer.

Vi har brug for alle certificerede veje til at stimulere SAF-markedet på global basis - og der er ingen tid at spilde.

Bæredygtig luftfart har brug for støtte fra stater og standardsættere

Nu hvor over 100 luftfartsselskaber er forpligtet til at sikre, at 10 procent af deres globale forsyninger af jetbrændstof er SAF i 2030, er efterspørgslen efter en helt ny type brændstofmarked der helt klart. Både traditionelle brændstofproducenter og nytilkomne begynder at reagere. Men virksomheder kan ikke klare overgangen til en netto-nul vej alene.

Regeringer kunne udjævne vilkårene mellem SAF og fossilt jetbrændstof ved at tilbyde incitamenter. I USA forlængede præsident Joe Bidens nylige Inflation Reduction Act (IRA) f.eks. skattefradrag på op til $1.75 pr. gallon for SAF'er og for første gang knyttet kreditbeløbet direkte til brændstoffets livscyklusemissioner for at tilskynde til produktion af brændstoffer med færrest emissioner. Effekten vil være at bringe SAF-omkostningerne ned til næsten den højeste pris for konventionelt jetbrændstof. Disse blenders skattefradrag er en del af Biden-administrationens SAF Grand Challenge til at stimulere produktionen af 3 milliarder gallons bæredygtigt jetbrændstof og reducere emissioner fra luftfarten med 20 procent inden 2030.

Bidens IRA også inkluderet a brintproduktionsskattefradrag på $3 pr. kilogram grønt brint, hvilket kan gøre e-petroleum meget mere omkostningskonkurrencedygtigt og fremskynde udviklingen af PtL. Ved at subsidiere både grøn brint og SAF er disse skattefradrag en reel game-changer for luftfartsindustrien, som bør afspejles andre steder for at sikre lige vilkår og stimulere SAF-produktion og -optagelse på global basis.

Europa overvejer i mellemtiden juridiske mandater. Det Den britiske regering har annonceret et mandat, der starter i 2025 det vil kræve, at leverandører af flybrændstof sikrer, at deres brændstoffer inkluderer 10 procent SAF inden 2030. Næste år planlægger EU at indføre en lignende "blandingsmandat” det vil kræve brændstof leverandører til at øge andelen af SAF, de leverer til europæiske lufthavne, begyndende med 2 procent af alt flybrændstof i 2025, stigende til så meget som 37 procent i 2040 og 85 procent i 2050. I henhold til EU-reglerne vil enhver SAF, der bruger fødevareafgrøder- baserede råvarer vil blive udelukket.

Mens mandater kan bidrage til at udjævne vilkårene, skal de for at være effektive ledsages af offentlige investeringer i F&U samt køberes incitamenter til at udvikle det, der stadig er et meget begyndende marked. EU overvejer også at hjælpe med at reducere omkostningerne ved SAF ved at tilbyde gratis kulstofkreditter under EU Emissionshandelsordningen (ETS) der svarer til den CO2, der mindskes ved at bruge bæredygtigt jetbrændstof.

Fælles certificerings- og regnskabsstandarder er også afgørende. En stor udfordring er, at forsyninger af SAF endnu ikke er tilgængelige i mange lufthavne, hvilket efterlader luftfartsselskaber, der ønsker at tanke deres fly i klemme. En innovativ tilgang til at løse dette problem - kendt som "Book and Claim" - gør det muligt for et fly, der ikke kan tanke SAF, at betale for en anden tilsvarende flyvning for at brænde op fra en lufthavn, der har SAF. Det flyselskab, der betaler for det bæredygtige brændstof, kan derefter gøre krav på CO₂ reduktion, den bringer mod sine netto-nul-tilsagn. Book and Claim er en meget lovende løsning, men den kræver international standardisering for at harmonisere tilgange. Forummets Clean Skies for Tomorrow-initiativet har for nylig offentliggjort retningslinjer for regnskab og rapportering om SAF-relaterede certificerede emissionsreduktioner.

Med en kombination af statslige skattefradrag og lederskab fra luftfartsselskaber, der forpligter sig til langsigtede fratagelsesaftaler med SAF-leverandører, kan markedet komme hurtigt i gang. Og ikke kun i Europa og Nordamerika. For at nå 300-370 millioner tons SAF det vil tage hvert år at dekarbonisere luftfarten, vi skal bruge lande over hele verden til at blive involveret i fremstillingen. Muligheden er der for at skabe en helt ny industri med potentielt millioner af nye arbejdspladser.

Andre ruter til samme dekarboniserede destination

Mens SAF er den mest levedygtige vej på mellemlang sigt mod at reducere luftfartens COXNUMX-fodaftryk, udvikles to andre revolutionerende nær-nul brændstofteknologier: batterielektrisk og ren brint.

Mens vægten af batterier forventes at begrænse elektrisk drevet teknologi til kun kortdistanceruter, kan batteri-elektrisk flyvning blive en kommerciel realitet så snart slutningen af dette årti. United Airlines har afgivet en ordre på 100 batteri-elektriske fly i stand til at flyve 30 passagerer i 124 miles - strækker sig til 249 miles med en reserve-hybridmotor drevet af SAF. Batterier kan også spille en vigtig rolle for at reducere brændstofforbruget for større fly. Dette forklarer hvorfor Airbus og den franske bilproducent Renault indgik for nylig et samarbejde at udvikle teknologier relateret til energilagring, en af de vigtigste vejspærringer for udviklingen af langrækkende elektriske køretøjer.

Og så - som vi så i begyndelsen af denne artikel - er der rent brint. Det kan bruges til at drive brændselsceller, der driver elektriske motorer, eller det kan forbrændes direkte ombord på flyet. Efter vægt er det tre gange stærkere end petroleum. Men i gasform er dens volumen en udfordring - til transport og opbevaring skal den afkøles til en væske ved minus-423 grader Fahrenheit og derefter omdannes til gas før forbrænding. Brint kan også omdannes til elektricitet via brændselsceller, som igen driver en elektrisk propel. Et brændselscellefly er særligt interessant, da det ikke genererer CO2-emissioner eller giftige lattergas.

I maj lancerede Airbus sit Zero Emission Development Center i Bristol, England, med 828 millioner dollars i finansieringsstøtte fra den britiske regering, og virksomheden forsker også i Frankrig og Tyskland, især i brintbrændstoftanke og fremdriftssystemer. Airbus planlægger at udføre flytests på en A380 udstyret med én motor drevet af brint i 2026 - det første mellemlanding på vej til en kommerciel lancering af Airbus' ZEROe brintdrevne passagerfly, som er målrettet til 2035.

Selvom der ikke er nogen sølvkugle til at dekarbonisere lufttransport, viser hvert af disse initiativer lovende. Men det vil tage langsigtede, koordinerede handlinger fra flyselskaber, flyproducenter, brændstofproducenter, lufthavne og regeringer, før en nul-emissionsflyvning for alvor kommer i gang.