سوخت پایدار هوانوردی مسیر پروازی به سمت سفر هوایی خالص صفر را ارائه می دهد

در 27 نوامبر، قطعه کوچکی از تاریخ هوانوردی ساخته شد: رولزرویس اولین آزمایش آزمایشی یک دستگاه مدرن را در جهان انجام داد. موتور هواپیما صرفاً با هیدروژن تمیز کار می کند. اگرچه انتظار نمی رود این فناوری تا اواسط دهه 2030 از نظر تجاری قابل دوام باشد، اما این آزمایش صنعت هوانوردی را یک قدم به جام مقدس پروازهای طولانی مدت با کربن صفر نزدیکتر می کند.

با بیش از یک دهه توقف پروازهای مسافری با انرژی هیدروژنی تمیز، امیدهای نزدیک به صفر خالص صنعت به سوخت پایدار هوانوردی (SAF) بسته شده است. این مقاله به بررسی چگونگی سرعت بخشیدن به عرضه و تقاضا برای این روش انقلابی برای نیرو دادن به هواپیما - در سرعت و مقیاس مورد نیاز مسیر 1.5 درجه سانتیگراد می پردازد.

هوانوردی با تغییر برنامه پرواز خود موافقت کرد

در شش دهه از سال 1960، تعداد مسافرانی که با هواپیما سفر می کردند، افزایش یافت از 100 میلیون به بیش از 4 میلیارد در سال 2019. انجمن بین المللی حمل و نقل هوایی (یاتا) پیش بینی می کند مسافران پس از سال 2024 از سطح قبل از همه گیری فراتر می روند و می توانند بیش از 10 میلیارد سفر تا سال 2050. در حالی که مزایای حمل و نقل هوایی برای تجارت و درک جهانی بدون تردید است، اما آنها بهایی برای کره زمین دارند.

در سال 2021، هوانوردی به حساب می آید بیش از 2 درصد CO جهانی مرتبط با انرژی₂ انتشار گازهای گلخانه ای بر اساس گزارش آژانس بین المللی انرژی (IEA). هنگامی که شما به اثر گرم شدن مانع ایجاد شده توسط احتراق سوخت جت های فسیلی در ارتفاع بالا اضافه کنید، هوانوردی تاثیر گرمایش جهانی افزایش می یابد به علاوه. در دهه‌های اخیر، انتشار گازهای گلخانه‌ای هوانوردی سریع‌تر از راه‌آهن، راه‌آهن یا کشتیرانی رشد کرده است، برای مثال در اروپا افزایش یافته است. 24 درصد از سال 2005 تا 2019. با وجود کاهش 40 درصدی در طول همه‌گیری، آژانس بین‌المللی انرژی انتظار دارد که انتشار گازهای گلخانه‌ای هوانوردی ظرف چند سال از سطح سال 2019 فراتر رود - بدون هیچ کاهشی. آنها می توانند تا سال 2050 سه برابر شوند. هوانوردی باید برنامه پرواز خود را - و سریع - تغییر دهد.

اگرچه هوانوردی در سال 2015 از توافقنامه پاریس در مورد آب و هوا خارج شد، این صنعت در سپتامبر 2021 موافقت کرد که متعهد به کاهش خالص دی اکسید کربن باشد.₂ میزان انتشار گازهای گلخانه ای تا سال 2050. و در ماه اکتبر، 184 دولت تحت حمایت دولت گرد هم آمدند سازمان هواپیمایی کشوری بین المللی (ایکائو) برای اتخاذ همان هدف بلندمدت. این اقدامی بی سابقه بود.

امروزه SAF کمتر از 0.1 درصد از مصرف سوخت جهانی هوانوردی را به خود اختصاص می دهد - گامی کوچک که باید به یک جهش بزرگ تبدیل شود.

خیلی از مقصد، اما برنامه پرواز برای رسیدن به آنجا چطور؟

در اوایل سال جاری، مشارکت ماموریت ممکن و مجمع جهانی اقتصاد (WEF) اولین استراتژی انتقال هوانوردی با دمای 1.5 درجه سانتیگراد در جهان، با حمایت 70 شریک شرکتی. این استراتژی یک مسیر "محتاطانه" را به سمت کربن زدایی 95 درصد تا سال 2050 ترسیم می کند، که در آن SAF نقش اصلی را ایفا می کند (45 درصد)، با گزینه های مختلف برای کاهش انتشار باقی مانده، از جمله راندمان سوخت و هواپیما، هیدروژن پاک., برق باتری برای پرواز در مسافت کوتاهs و بهینه سازی ناوبری هوایی

بیایید نگاهی دقیق‌تر به سوخت‌های پایدار هوانوردی بیندازیم و این که چگونه می‌توانند رویای پرواز کم کربن را به واقعیت نزدیک‌تر کنند.

سه اولویت برای دوام بخشیدن به سوخت هوانوردی پایدار

امروزه SAF های موجود در بازار معمولاً سوخت های زیستی هستند که از روغن های گیاهی یا اتانول به دست آمده از محصولاتی مانند نیشکر یا ذرت تهیه می شوند. بسته به مواد اولیه مورد استفاده در تولید، آنها می توانند 60 تا 85 درصد کاهش CO را ارائه دهند.₂ گازهای گلخانه ای.

مزیت بزرگ SAF این است که یک سوخت "کاشته‌ای" است — شما می‌توانید آن را مستقیماً به مخازن سوخت هواپیما پمپ کنید، بدون اینکه نیاز به تعمیرات گران قیمت برای هواپیما یا زیرساخت‌های ویژه در فرودگاه‌ها داشته باشید. مقررات فعلی فقط به هواپیماهای تجاری اجازه می دهد از ترکیب 50/50 SAF و نفت سفید معمولی استفاده کنند. اما در ماه مارس، ایرباس با موفقیت A380 خود - بزرگترین هواپیمای مسافربری جهان - را با یکی از چهار موتور خود با استفاده از 100 درصد SAF آزمایش کرد.. ایرباس آزمایش های مشابهی را بر روی مدل های هواپیمای دیگر و بر روی یک هلیکوپتر انجام داده است. در ماه ژوئن، یک شرکت هواپیمایی منطقه ای سوئدی اولین پرواز آزمایشی جهان را با یک پرواز انجام داد هواپیماهای تجاری که با هر دو موتور خود با SAF پرواز می کنند.

خیلی برای خبرهای خوب. خبر بد این است که SAF هنوز بسیار گران است - چیزی بین دو تا پنج برابر قیمت سوخت معمولی جت در سال 2019. در نتیجه، امروزه SAF کمتر از 0.1 درصد از مصرف سوخت جهانی هواپیما را تشکیل می دهد - یک قدم کوچک که باید به یک جهش بزرگ تبدیل شود.

ایرباس یکی از بیش از 100 شرکتی است که توسط ابتکار انجمن «آسمان های پاک برای فردا» در سپتامبر 2021 تشکیل شده است. هدف SAF برای تامین 10 درصد از سوخت مورد نیاز هوانوردی در سراسر جهان تا سال 2030 است. برای رسیدن به این هدف، سه چیز باید اتفاق بیفتد:

1. عرضه افزایش مقیاس: حجم تولید باید پنج یا شش بار افزایش یابد تا به هدف 10 درصدی تا سال 2030 برسد. این به حداقل 300 کارخانه جدید SAF نیاز دارد.
2. هزینه را کاهش دهید: تولیدکنندگان سوخت بدون سیگنال های تقاضا از سوی صنعت در این نیروگاه های جدید SAF سرمایه گذاری نمی کنند. اما خطوط هوایی SAF کافی برای ارسال این سیگنال را نمی خرند مگر اینکه قیمت پایین بیاید.
3. سیگنال های بازار و تقاضا را مشخص کنید از دولت ها و شرکت ها: دولت ها باید از طریق ترکیبی از مشوق ها، اعتبارات مالیاتی و دستورات به شروع سرمایه گذاری در تولید SAF کمک کنند. شرکت‌های هوانوردی پیشرو می‌توانند برای تمسخر سرمایه‌گذاری تامین‌کنندگان سوخت، به توافق‌های بلندمدت انتقال متعهد شوند.

ائتلاف First Movers سیگنال تقاضا برای 'super-SAFs' ارسال می کند

برای غلبه بر دو مانع کلیدی برای افزایش SAF - قیمت و در دسترس بودن - کسی باید اولین حرکت را انجام دهد. در ماه می، یونایتد ایرلاینز اولین شرکت هواپیمایی بود برای امضای قرارداد خارج کردن با یک تامین کننده خارج از کشور برای 50 میلیون گالن SAF برای پروازهای خود از آمستردام. یونایتد و ایرباس در میان بیش از 50 شرکتی هستند که تشکیل می دهند اولین ائتلاف محرکان انجمن (FMC)یک ابتکار جهانی برای مهار قدرت خرید شرکت‌ها برای کربن‌زدایی هفت بخش صنعتی - از جمله هوانوردی - که مسئول یک سوم انتشار گازهای گلخانه‌ای در جهان هستند.

FMC هدف خود را بر روی حل احتمالاً سخت‌ترین کار در هوانوردی قرار داده است - افزایش تقاضا برای آن دسته از "super-SAFs" که می‌توانند انتشار گازهای گلخانه‌ای چرخه زندگی را تا 85 درصد یا بیشتر در مقایسه با سوخت‌های جت معمولی کاهش دهند. هدف اعضای FMC این است که حداقل 5 درصد از سوخت معمولی خود را با این SAFهای فوق کارآمد جایگزین کنند. (یا فناوری دیگری با انتشار صفر در صورت وجود) تا سال 2030. هدف ارسال سیگنال تقاضا به تولیدکنندگان و سرمایه گذاران سوخت است تا آنها اعتماد به سرمایه گذاری در کارخانه های جدید و کاهش قیمت ها را داشته باشند.

هر فرآیند SAF با چالش های خاص خود برای غلبه بر آن مواجه است. دو فناوری متداول (HEFA و Alcohol-to-Jet) برای تولید سوخت جت بر فرآوری محصولات غذایی مانند کلزا، سویا، روغن نخل، نیشکر یا ذرت متکی هستند. از آنجایی که این محصولات محدود هستند - و پیروی از اصل طلایی برای جلوگیری از مواد اولیه که از زمین مورد نیاز برای اهداف دیگر استفاده می کنند - ما باید به منابع مکمل نگاه کنیم.

دو فناوری جدید پتانسیل تولید SAF با انتشار تقریباً صفر را دارند: فرآیندهای Fischer-Tropsch (FT) و Power-to-Liquid (PtL). مزیت FT این است که می‌تواند طیف گسترده‌ای از "مواد اولیه غیر غذایی" - زباله‌های جامد شهری، علف‌های سوئیچ، بقایای جنگل‌داری و کشاورزی - را به سوخت جت تبدیل کند که 90 تا 100 درصد کاهش CO2 را ارائه می‌کند.

در همین حال، PtL یک فناوری مرحله آزمایشی است که هیدروژن سبز (تولید شده توسط انرژی تجدیدپذیر) را با CO ترکیب می کند.₂ مستقیماً از هوای محیط گرفته می شود تا سوخت مصنوعی ایجاد کند که اغلب به عنوان "نفت سفید" شناخته می شود - یک منبع انرژی تقریباً بدون فسیل. ایرباس بخشی از کنسرسیومی است که اخیراً یک کارخانه جدید PtL در مقیاس صنعتی در هامبورگ را اعلام کرده است. مزیت PtL این است که به زمین زراعی یا مواد اولیه بیولوژیکی نیاز ندارد. چالش‌های PtL در مورد هزینه و رقابت برای هیدروژن سبز از سایر بخش‌ها خواهد بود.

ما به تمام مسیرهای تایید شده برای تحریک بازار SAF در سطح جهانی نیاز داریم - و زمانی برای تلف کردن وجود ندارد.

هوانوردی پایدار نیازمند حمایت دولت ها و تنظیم کنندگان استاندارد است

اکنون که بیش از 100 شرکت هوانوردی متعهد شده اند تا سال 10 اطمینان حاصل کنند که 2030 درصد از منابع سوخت جت جهانی آنها SAF است، تقاضا برای نوع کاملاً جدیدی از بازار سوخت به وضوح وجود دارد. هم تولیدکنندگان سوخت سنتی و هم تازه واردها شروع به پاسخگویی کرده اند. اما شرکت ها نمی توانند انتقال به مسیر صفر خالص را به تنهایی مدیریت کنند.

دولت‌ها می‌توانند با ارائه مشوق‌ها، زمین بازی را بین SAF و سوخت هواپیماهای فسیلی یکسان کنند. به عنوان مثال، در ایالات متحده، رئیس جمهور جو بایدن قانون کاهش تورم اخیر (IRA) تمدید کرد. اعتبار مالیاتی تا 1.75 دلار در هر گالن برای SAF و برای اولین بار، مبلغ اعتبار را مستقیماً به انتشار چرخه عمر سوخت گره زد تا انگیزه تولید سوخت با کمترین آلایندگی ایجاد کند. تأثیر آن کاهش هزینه SAF به تقریباً بالاترین قیمت سوخت جت معمولی خواهد بود. اعتبارات مالیاتی این مخلوط کن ها بخشی از اعتبارات دولت بایدن است چالش بزرگ SAF برای ایجاد انگیزه برای تولید 3 میلیارد گالن سوخت جت پایدار و تا سال 20 انتشارات هوانوردی را 2030 درصد کاهش دهد.

IRA بایدن نیز شامل شد a اعتبار مالیاتی تولید هیدروژن 3 دلار به ازای هر کیلوگرم هیدروژن سبز، که می تواند نفت سفید الکترونیکی را بسیار رقابتی تر کند و توسعه PtL را تسریع کند. در اعطای یارانه هیدروژن سبز و SAF، این اعتبارات مالیاتی یک تغییر واقعی بازی برای صنعت هوانوردی است که باید در جاهای دیگر منعکس شود تا زمینه بازی برابر و تحریک تولید و جذب SAF در سطح جهانی فراهم شود..

در همین حال، اروپا در حال بررسی دستورات قانونی است. این دولت بریتانیا دستوری را از سال 2025 آغاز کرده است که تامین کنندگان سوخت هواپیما را ملزم می کند تا اطمینان حاصل کنند که سوخت هایشان تا سال 10 شامل 2030 درصد SAF می شود.دستور ترکیبی» که نیاز خواهد داشت سوخت تامین کنندگان نسبت SAF را که به فرودگاه های اروپایی عرضه می کنند، افزایش دهند، از 2 درصد کل سوخت هوانوردی در سال 2025 شروع می شود، تا سال 37 به 2040 درصد و تا سال 85 به 2050 درصد می رسد. طبق قوانین اتحادیه اروپا، هر SAF که از محصولات غذایی استفاده می کند. خوراک مبتنی بر حذف خواهد شد.

در حالی که دستورات می توانند به یکسان شدن زمینه بازی کمک کنند، اما برای موثر بودن باید با سرمایه گذاری عمومی در تحقیق و توسعه و همچنین مشوق های خریداران برای توسعه بازاری که هنوز هم نوپا است همراه شوند. اتحادیه اروپا همچنین در حال بررسی کمک به کاهش هزینه SAF با ارائه اعتبارات کربن رایگان تحت این اتحادیه است تولید گازهای گلخانه ای طرح تجاری (ETS) که معادل CO2 کاهش یافته با استفاده از سوخت پایدار جت است.

گواهینامه های مشترک و استانداردهای حسابداری نیز حیاتی هستند. یک چالش بزرگ این است که منابع SAF هنوز در بسیاری از فرودگاه‌ها در دسترس نیست، و شرکت‌هایی را که می‌خواهند هواپیماهای خود را سوخت‌گیری کنند در تنگنا قرار می‌دهند. یک رویکرد نوآورانه برای حل این مشکل - معروف به "کتاب و ادعا" - به هواپیمایی که نمی تواند با SAF سوخت گیری کند، اجازه می دهد هزینه پرواز معادل دیگری را برای سوخت رسانی از فرودگاهی که دارای SAF است بپردازد. شرکت هواپیمایی که هزینه سوخت پایدار را پرداخت می کند، می تواند COXNUMX را درخواست کند₂ کاهشی که در مقابل تعهدات خالص صفر به ارمغان می آورد. کتاب و ادعا راه حلی بسیار امیدوارکننده است، اما برای هماهنگ کردن رویکردها به استانداردسازی بین المللی نیاز دارد. انجمن ابتکار Clean Skies for Tomorrow اخیراً دستورالعمل‌هایی را درباره حسابداری و گزارش‌دهی منتشر کرده است در مورد کاهش انتشار گواهی شده مربوط به SAF.

با ترکیبی از اعتبارات مالیاتی دولت و رهبری شرکت‌های هواپیمایی که متعهد به توافق‌نامه‌های بلندمدت با تامین‌کنندگان SAF هستند، بازار می‌تواند به سرعت رشد کند. و نه فقط در اروپا و آمریکای شمالی. برای رسیدن به 300-370 میلیون تن SAF کربن زدایی هوانوردی هر سال طول می کشد، ما به کشورهایی در سراسر جهان نیاز داریم که در تولید شرکت کنند. فرصت ایجاد یک صنعت کاملاً جدید با میلیون‌ها شغل جدید وجود دارد. 

مسیرهای دیگر به همان مقصد کربن زدایی شده

در حالی که SAF مناسب ترین مسیر میان مدت برای کاهش ردپای کربن هوانوردی است، دو فناوری انقلابی سوخت رسانی نزدیک به صفر دیگر در حال توسعه هستند: باتری الکتریکی و هیدروژن پاک.

در حالی که انتظار می‌رود وزن باتری‌ها فناوری انرژی الکتریکی را فقط به مسیرهای کوتاه مدت محدود کند، پرواز با باتری الکتریکی می‌تواند در پایان این دهه به یک واقعیت تجاری تبدیل شود. هواپیمایی یونایتد 100 هواپیمای برقی باطری سفارش داده است قادر به پرواز 30 مسافر به مدت 124 مایل - تا 249 مایل با یک موتور هیبریدی ذخیره با نیروی SAF. باتری ها همچنین می توانند نقش مهمی در کاهش مصرف سوخت هواپیماهای بزرگتر داشته باشند. این توضیح می دهد که چرا ایرباس و خودروساز فرانسوی رنو اخیرا با یکدیگر همکاری کردند توسعه فناوری‌های مرتبط با ذخیره‌سازی انرژی، یکی از موانع اصلی برای توسعه وسایل نقلیه الکتریکی دوربرد.

و سپس - همانطور که در ابتدای این مقاله دیدیم - هیدروژن تمیز وجود دارد. می‌توان از آن برای تامین انرژی پیل‌های سوختی که موتورهای الکتریکی را به حرکت در می‌آورند استفاده کرد یا می‌توان آن را مستقیماً در هواپیما احتراق کرد. از نظر وزن، سه برابر قوی تر از نفت سفید است. اما در شکل گاز، حجم آن یک چالش است – برای حمل و نقل و ذخیره سازی، باید در دمای منفی ۴۲۳ درجه فارنهایت به مایع خنک شود، سپس قبل از احتراق دوباره به گاز تبدیل شود. هیدروژن همچنین می تواند از طریق پیل های سوختی به الکتریسیته تبدیل شود که به نوبه خود پروانه الکتریکی را تامین می کند. یک هواپیمای پیل سوختی به ویژه جالب است زیرا هیچ انتشار CO423 یا اکسیدهای نیتروژن سمی تولید نمی کند.

در ماه مه، ایرباس با حمایت مالی 828 میلیون دلاری از سوی دولت بریتانیا، مرکز توسعه انتشار صفر خود را در بریستول، انگلستان راه اندازی کرد و این شرکت همچنین در حال انجام تحقیقات در فرانسه و آلمان، به ویژه در مورد مخازن سوخت هیدروژنی و سیستم های نیروی محرکه است. ایرباس قصد دارد در سال 380 آزمایش های پروازی را بر روی یک A2026 مجهز به یک موتور با نیروی هیدروژن انجام دهد - اولین توقفگاه در مسیر راه اندازی تجاری هواپیمای مسافربری زیرو هیدروژنی ایرباس که برای سال 2035 هدف گذاری شده است.

در حالی که هیچ گلوله نقره ای برای کربن زدایی حمل و نقل هوایی وجود ندارد، هر یک از این ابتکارات نویدبخش است. اما برای بلند شدن واقعی پرواز بدون آلایندگی، اقدام بلندمدت و هماهنگ از سوی خطوط هوایی، سازندگان هواپیما، تولیدکنندگان سوخت، فرودگاه ها و دولت ها لازم است.  

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://www.greenbiz.com/article/sustainable-aviation-fuel-offers-flight-path-net-zero-air-travel