برنامه حمل و نقل و هوانوردی به صفر می رسد. چگونه؟

اکتبر شاهد یک جابجایی لرزه ای، با جهانی بود حمل و نقل دریایی و هوانوردی صنایعی که هر دو متعهد می شوند تا سال 2050 به صفر خالص بروند. برای صنعت کشتیرانی، این پیشرفت بیشتر در نقطه عطف است. اصول پوزیدون. برای هوانوردی، این سطح جدیدی از جاه طلبی را نشان می دهد.

اما کربن زدایی هر دو بخش دشوار است و یک سوال اصلی باقی می ماند: چگونه این کار را انجام خواهند داد؟

ما هنوز تمام جزئیات فناوری‌هایی را که مورد استفاده قرار خواهند گرفت، در اختیار نداریم - اما این صنایع نیز چنین نیستند. اتاق بین المللی کشتیرانی (ICS) اعلام کرده است که برای رسیدن به صفر خالص، 5 درصد از ناوگان جهانی کشتیرانی باید تا سال 2030 آلایندگی صفر داشته باشد. این به معنای ساخت و استقرار هزاران کشتی بر اساس فناوری جدید است. هنوز در مقیاس به کار گرفته شده اند و همچنین زنجیره های تامین سوخت را برای پشتیبانی از آنها ایجاد می کنند.

صنعت خطوط هوایی راه‌حل‌هایی را پیشنهاد کرده است که به اختلال کمتری در مدل‌های عملیاتی صنعت نیاز دارد - اگرچه در اینجا نیز فناوری‌های جدید و انواع جدید هواپیماها احتمالا نقش فزاینده‌ای را ایفا می‌کنند. در هر دو مورد، بودجه بیشتر برای تحقیق و مقیاس راه حل ها حیاتی خواهد بود.

در این وبلاگ، ما به برخی از فن‌آوری‌های بالقوه‌تر که هم کشتی‌رانی دریایی و هم هوانوردی می‌توانند برای کربن زدایی ناوگان و عملیات خود استفاده کنند، نگاه خواهیم کرد.

برق رسانی برای مسافت های کوتاه

هم برای کشتی ها و هم برای هواپیماها، راه حلی برای سفرهای مسافت کوتاه وجود دارد که از قبل با حمل و نقل زمینی آشناست: برق رسانی. از دسامبر 2019، بزرگترین شرکت هواپیمایی دریایی آمریکای شمالی، پروازهای آزمایشی هواپیماهای برقی با باتری را انجام داده است. هاربر ایر، که در منطقه ونکوور، بریتیش کلمبیا، فعالیت می کند، در حال پیگیری مجوزهای نظارتی برای تا سال 2023 با هواپیماهای برقی مسافر بگیرید و قصد دارد کل ناوگان 42 هواپیمای خود را به باتری تبدیل کند.

شرکت نروژی یارا اینترنشنال اعلام کرد که برای اولین بار محموله را با کشتی کانتینری جدید خود که با باتری کار می کند حمل می کند.

و در تابستان امسال، شرکت نروژی یارا اینترنشنال اعلام کرد که برای اولین بار محموله های جدید خود را حمل خواهد کرد. کشتی کانتینری خودران که با باتری کار می کند. هر دوی این پیشرفت‌ها نوید برق‌رسانی را برای سفرهای مسافت کوتاه نشان می‌دهند، از جمله سفرهای هواپیما که به عنوان راه نجات برای جوامع دورافتاده در مکان‌هایی مانند Outback استرالیا، بخش‌هایی از کانادا و سایر مناطقی که به راحتی از طریق جاده قابل دسترسی نیستند، عمل می‌کنند.

“Short-haul for both shipping and aviation can likely be electrified,” notes Thomas Koch Blank, a senior principal in RMI’s Climate-Aligned Industries program. However, he understatedly describes the electrification of longer international and intercontinental routes for both industries as “challenging.”

For aviation, the challenge is the weight of batteries. For shipping, it is their bulk. “The volume of batteries needed is crazy,” notes Koch Blank. In both cases, the battery solutions that are revolutionizing ground transport simply don’t have the energy density to take on mid-or long-distance routes. And these longer routes are where most fuel is consumed.

سوخت پایدار هوانوردی

برای حمل و نقل هوایی، تنها راه حل کم کربن که به صورت تجاری به کار می رود، سوخت پایدار هوانوردی (SAF) است. در حالی که SAF را می توان از منابع مختلفی از جمله بقایای گیاهی، روغن های گیاهی زائد و CO تهیه کرد₂ خود رهبر بازار جهانی است SkyNRG در حال حاضر سوخت های زیستی ساخته شده از روغن های زباله را توزیع می کند.

La شراکت ماموریت ممکن - ائتلافی از سازمان ها از جمله RMI که برای کربن زدایی صنایع سنگین کار می کنند - SAF را تنها گزینه کوتاه مدت برای کاهش انتشار کربن از هوانوردی توصیف می کند. این به این دلیل است که می تواند جایگزینی برای سوخت جت مورد استفاده در هواپیماهای تجاری باشد و همچنین با زیرساخت های سوخت رسانی فرودگاه سازگار است. علاوه بر این، SAF هیچ محدودیتی برای برد ندارد.

اما برای اینکه SAF نقش مهمی ایفا کند، باید به طور چشمگیری مقیاس شود که به سرمایه گذاری قابل توجهی نیاز دارد. در حال حاضر عرضه جهانی SAF از یک تأسیسات در کالیفرنیای جنوبی است که توسط Global Energy اداره می‌شود، که می‌تواند کمتر از 0.01 درصد از نیاز سالانه سوخت صنعت را تولید کند.

اما در حالی که SAF ممکن است نقش مهمی در کوتاه مدت ایفا کند، محدودیت‌هایی در عرضه بالقوه روغن زباله و سایر منابع بیولوژیکی SAF برای صنعت هوانوردی وجود دارد. رویکرد نسل بعدی که به عنوان نیرو به مایعات (PtL) شناخته می‌شود، بلوغ کمتری دارد، اما پتانسیل کاهش کربن بیشتری دارد. PtL از برق و CO استفاده می کند₂ برای سنتز سوخت های هیدروکربنی مایع، که اگر برق توسط انرژی های تجدید پذیر تامین شود، می تواند واقعا کربن صفر باشد.

آسمان های هیدروژنی

در بلند مدت، MPP در حال بررسی طیف وسیعی از گزینه ها برای حمل و نقل هوایی است. این سازمان می گوید که هواپیماهای هیدروژنی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای از پروازهای میان مدت و بلندمدت حیاتی خواهند بود. این هواپیماها هم شامل پیل سوختی و هم هواپیماهای احتراق هیدروژنی هستند.

چندین استارت آپ امیدوارکننده در حال حاضر در این زمینه فعالیت می کنند، از جمله ZeroAvia که یک پرواز آزمایشی برای یک هواپیمای مسافربری در تابستان 2020 انجام داد. علاوه بر این، هواپیماساز اروپایی ایرباس نیز رونمایی کرده است. مجموعه ای از هواپیماهای مفهومی هیدروژنی.

شرکت هواپیماسازی اروپایی ایرباس از سری هواپیماهای مفهومی هیدروژنی رونمایی کرد.

و در حالی که هواپیماهایی که فقط آب ساطع می کنند هنوز یک وعده دور به نظر می رسند، MPP می گوید که هواپیماهای پیل سوختی می توانند تا سال 2030 سهمی از پروازهای میان برد داشته باشند و احتراق هیدروژن می تواند حتی تا سال 2035 پروازهای طولانی مدت را تامین کند.

هیدروژن در دریای آزاد

For shipping, hydrogen may play an even larger role. RMI’s Koch Blank notes that much of the available biofuel resources will need to be directed to airlines. “If you aren’t doing biofuels, your zero-carbon options are hydrogen, ammonia or e-methanol,” explains Koch Blank. But ultimately, these other sources may also require hydrogen. A main method for producing ammonia requires hydrogen as a feedstock and e-methanol is derived from hydrogen and CO₂.

هیدروژن و آمونیاک هم اکنون به عنوان سوخت در حال آزمایش هستند و شرکت کشتیرانی فرانسوی CFT در حال برنامه ریزی برای ارائه کانتینر هیدروژنی یک کشتی آزمایشی در اواخر امسال در رود سن. علاوه بر این، غول کشتیرانی مرسک سفارشاتی را برای آن ثبت کرده است هشت کشتی که می توانند با متانول حرکت کنند، با برنامه ریزی اولیه برای استقرار در سال 2024.

But for hydrogen-powered shipping to be emissions-free, the fuel needs to be produced in a way that does not emit greenhouse gases — namely, electrolysis using renewable energy to produce “green” hydrogen. In order for green hydrogen to power global shipping, we’re going to need a lot more electrolyzers than we have — and fast.

تسا وایس، یکی از همکاران برنامه صنایع همسو با آب و هوای RMI، تخمین می زند که از سال 3.6، بسته به ترکیب سوخت مصرفی، هر سال بین 5.2 تا 2030 میلیون تن هیدروژن نیاز است تا به هدف ICS برای کربن زدایی 5 درصد از سوخت برسد. تجارت دریایی ساخت این مقدار هیدروژن سبز به 41 تا 60 گیگاوات الکترولیز نیاز دارد که با ضریب ظرفیت 50 درصد کار کنند.

این حدود 14 تا 20 برابر 0.3 گیگاوات الکترولایزرهایی است که در حال حاضر عملیاتی شده اند و بیش از 40 گیگاوات پروژه الکترولایزرهایی است که BloombergNEF در حال پیگیری است. با این حال، تنها بخش کوچکی از 850 گیگاوات است که تا سال 2030 برای هیدروژن سبز برای ایفای نقش خود در دنیای صفر خالص مورد نیاز است. فراتر از حمل و نقل هوایی و کشتیرانی، حجم زیادی از هیدروژن نیز برای تعدادی از کاربردها، از جمله تولید فولاد، مورد نیاز خواهد بود.

یک نقطه روشن برای کشتیرانی این است که با کربن زدایی جهان، یکی از محموله های اصلی مسیرهای طولانی مدت ناپدید می شود: نفت و سایر سوخت های فسیلی. Koch Blank تخمین می‌زند که سوخت‌های فسیلی 40 درصد از آنچه از طریق اقیانوس حمل می‌شود را تشکیل می‌دهند و بنابراین کربن‌زدایی می‌تواند تقاضا برای حامل‌های انرژی و همچنین انرژی مورد نیاز این کشتی‌ها را کاهش دهد.

بینش و اراده

مسیرهای بالقوه متعددی برای کربن زدایی هوانوردی و کشتیرانی وجود دارد، اما دانستن همه جزئیات در مورد چگونگی انجام این کار ضروری یا حتی ممکن نیست. آنچه مهم است اراده برای تحقق چشم اندازی است که صنعت حمل و نقل هوایی و دریایی نشان می دهد.

در هر دو مورد، این تحول به سرمایه گذاری در تحقیق، توسعه و استقرار راه حل های کربن صفر در مراحل اولیه نیاز دارد. این نه تنها شامل ساخت کشتی‌های کربن صفر می‌شود، بلکه شامل زنجیره‌های تولید و تامین سوخت نیز می‌شود که آنها را تغذیه می‌کند.

ما این چشم انداز را داریم که هوانوردی، کشتیرانی و سایر صنایع سنگین را به مسیری پایدار برسانیم. اکنون کار سخت انجام آن فرا می رسد.

منبع: https://www.greenbiz.com/article/shipping-and-aviation-plan-go-net-zero-how