Sustainable Aviation Fuel Offers Flight Path To Net-zero Air Travel

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

[Tämä artikkeli on osa First Movers Coalitionin jäsenten sarjaa. Voit lukea lisää tarinoita aloitteesta tätä.]

27. marraskuuta tehtiin pieni pala ilmailun historiaa: Rolls-Royce suoritti maailman ensimmäisen modernin koeajon puhtaasti vedyllä toimiva lentokonemoottori. Vaikka tekniikan odotetaan olevan kaupallisesti kannattavaa vasta 2030-luvun puolivälissä, tämä testi vie ilmailualan askeleen lähemmäksi nollahiilistä pitkän matkan lentoa.

Puhtaalla vetykäyttöisellä matkustajalennolla yli vuosikymmenen kuluttua alan lyhyen aikavälin netto-nollatoiveet on kiinnitetty kestävään lentopolttoaineeseen (SAF). Tässä artikkelissa tarkastellaan, kuinka nopeuttaa tämän vallankumouksellisen lentokoneiden käyttötavan sekä tarjontaa että kysyntää – nopeudella ja mittakaavassa, jota 1.5 celsiusasteen mukainen reitti vaatii.

Aviation suostuu muuttamaan lentosuunnitelmaansa

Vuodesta 1960 lähtien kuuden vuosikymmenen aikana lentomatkustajien määrä kasvoi 100 miljoonasta yli 4 miljardiin vuonna 2019. Kansainvälinen lentoliikenneliitto IATA ennustaa matkustajien määrä ylittää pandemiaa edeltävän tason vuoden 2024 jälkeen ja voisi yli 10 miljardia matkaa vuoteen 2050 mennessä. Vaikka ilmailun hyödyt maailmanlaajuiselle kaupalle ja ymmärrykselle ovat kiistattomat, niillä on planeetalle hintansa.

Vuonna 2021 ilmailun osuus yli 2 prosenttia maailmanlaajuisesta energiaan liittyvästä hiilidioksidista₂ Kansainvälisen energiajärjestön IEA:n mukaan päästöt. Kun siihen lisätään fossiilisen lentopolttoaineen palamisesta korkealla merenpinnasta syntyvien hiusten lämmittävä vaikutus, ilmailu ilmaston lämpenemisen vaikutus kasvaa edelleen. Viime vuosikymmeninä lentoliikenteen päästöt ovat kasvaneet nopeammin kuin maantie-, rautatie- tai laivaliikenteen päästöt, esimerkiksi Euroopassa. 24 prosenttia vuodesta 2005 vuoteen 2019. Huolimatta 40 prosentin romahtamisesta pandemian aikana, IEA odottaa ilmailun päästöjen ylittävän vuoden 2019 tason muutaman vuoden sisällä – ilman minkäänlaista vähennystä. ne voivat kolminkertaistua vuoteen 2050 mennessä. Ilmailun on muutettava lentosuunnitelmaansa – ja nopeasti.

Vaikka ilmailu jätettiin Pariisin ilmastosopimuksen ulkopuolelle vuonna 2015, teollisuus suostui syyskuussa 2021 sitoutumaan nollan hiilidioksidipäästöihin.₂ päästöt vuoteen 2050 mennessä. Ja lokakuussa 184 hallitusta kokoontui suojeluksessa Kansainvälinen siviili-ilmailujärjestö (ICAO) hyväksyä sama pitkän aikavälin tavoite. Tämä oli ennennäkemätön liike.

SAF edustaa tällä hetkellä alle 0.1 % maailmanlaajuisesta lentopolttoaineen kulutuksesta – pieni askel, josta on tultava jättimäinen harppaus.

Niin paljon määränpäästä, mutta entä lentosuunnitelma perille pääsemiseksi?

Aiemmin tänä vuonna Mission Possible Partnership ja World Economic Forum (WEF) julkaisivat maailman ensimmäinen 1.5 celsiusasteen mukainen ilmailun siirtymästrategia70 yrityskumppanin tukemana. Strategia kartoittaa "varovaisen" polun kohti 95 prosentin hiilidioksidipäästöjen vähentämistä vuoteen 2050 mennessä, jossa SAF on johtavassa asemassa (45 prosenttia) ja jossa on useita vaihtoehtoja jäljellä olevien päästövähennysten saavuttamiseksi, mukaan lukien polttoaineen ja lentokoneiden tehokkuus sekä puhdas vety., akkusähköteho lyhyen matkan lennolles ja lennonvarmistuksen optimointi.

Katsotaanpa tarkemmin kestäviä lentopolttoaineita ja sitä, kuinka ne voivat tuoda unelman vähähiilisestä lennosta lähemmäs todellisuutta.

Kolme prioriteettia kestävän lentopolttoaineen kannattavuuden lisäämiseksi

Nykyään kaupallisesti saatavilla olevat SAF:t ovat tyypillisesti biopolttoaineita, jotka on valmistettu kasviöljyistä tai etanolista, joka on johdettu viljelykasveista, kuten sokeriruo'osta tai maissista. Niiden valmistuksessa käytetystä raaka-aineesta riippuen ne voivat vähentää hiilidioksidipäästöjä jo 60-85 prosenttia₂ päästöt.

SAF:n suuri etu on, että se on "drop-in" -polttoaine – voit pumpata sen suoraan lentokoneen polttoainesäiliöihin ilman kallista jälkiasennusta lentokoneisiin tai erityistä infrastruktuuria lentokentillä. Nykyiset määräykset sallivat vain kaupallisten lentokoneiden käyttää SAF:n ja tavallisen kerosiinin 50/50 seosta. Mutta maaliskuussa Airbus testasi menestyksekkäästi A380-lentokonettaan, maailman suurinta matkustajalentokonetta, ja yksi sen neljästä moottorista käyttää 100-prosenttisesti SAF-järjestelmää. Airbus on tehnyt vastaavia testejä muilla lentokonemalleilla ja helikopterilla. Kesäkuussa ruotsalainen alueellinen lentoyhtiö suoritti maailman ensimmäisen koelennon a kaupalliset lentokoneet, jotka lentävät SAF:ia molemmilla moottoreillaan.

Niin paljon hyvistä uutisista. Huono uutinen on, että SAF on edelleen erittäin kallista – kahdesta viiteen kertaa perinteisen lentopetrolin hinta vuonna 2019. Tuloksena, SAF edustaa alle 0.1 prosenttia maailmanlaajuisesta lentopolttoaineen kulutuksesta - pieni askel, josta on tultava jättimäinen harppaus.

Airbus on yli 100 yrityksen joukossa, jotka kutsuttiin foorumin Clean Skies for Tomorrow -aloitteeseen syyskuussa 2021 ja jotka asettivat Tavoitteena on, että SAF kattaa 10 prosenttia lentokoneen polttoainetarpeesta maailmanlaajuisesti vuoteen 2030 mennessä. Tämän saavuttamiseksi on tapahduttava kolme asiaa:

Laajennuksen tarjonta: Tuotantomäärien on nostettava viisi tai kuusi kertaa, jotta 10 prosentin tavoite saavutetaan vuoteen 2030 mennessä. Tämä edellyttää vähintään 300 uutta SAF-tehdasta.
Vähennä kustannuksia: Polttoaineen tuottajat eivät investoi näihin uusiin SAF-laitoksiin ilman teollisuuden kysyntäsignaaleja. Mutta lentoyhtiöt eivät osta tarpeeksi SAF:ia lähettääkseen tämän signaalin, ellei hinta laske.
Aseta selkeät markkina- ja kysyntäsignaalit hallituksilta ja yrityksiltä: Hallitusten on autettava käynnistämään investoinnit SAF-tuotantoon kannustimien, verohyvitysten ja valtuuksien yhdistelmän avulla. Johtavat lentoyhtiöt voivat sitoutua pitkäaikaisiin myyntisopimuksiin polttoainetoimittajien investoinneilta vaarantamiseksi.

First Movers Coalition lähettää kysyntäsignaalin "super-SAF:ille"

Jotta LAK:n laajentamisen kaksi keskeistä estettä – hinta ja saatavuus – voidaan voittaa, jonkun on tehtävä ensimmäinen askel. Toukokuussa, United Airlines oli ensimmäinen lentoyhtiö allekirjoittaa ulkomaisen toimittajan kanssa 50 miljoonan gallonan SAF:n ostosopimuksen Amsterdamista lähteville lennoilleen. United ja Airbus ovat yli 50 yrityksen joukossa Forum's First Movers Coalition (FMC), maailmanlaajuinen aloite yritysten ostovoiman valjastamiseksi hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi seitsemällä "vaikeasti hillittävällä" teollisuudenalalla, mukaan lukien lentoliikenne, jotka aiheuttavat kolmanneksen maailman päästöistä.

FMC on asettanut tavoitteekseen ratkaista lentoliikenteen luultavasti vaikeimman tehtävän – lisätä kysyntää vain sellaisille "super-SAF:ille", jotka voivat vähentää elinkaaren aikana syntyviä kasvihuonekaasupäästöjä 85 prosenttia tai enemmän verrattuna perinteisiin lentopolttoaineisiin. FMC:n jäsenten tavoitteena on korvata vähintään 5 prosenttia tavanomaisista polttoaineistaan näillä supertehokkailla SAF-autoilla. (tai muu päästötön teknologia, jos saatavilla) vuoteen 2030 mennessä. Tavoitteena on lähettää kysyntäsignaali polttoaineen tuottajille ja sijoittajille, jotta heillä on luottamusta investoida uusiin laitoksiin ja laskea hintoja.

Jokaisella SAF-prosessilla on omat haasteensa voitettavana. Kaksi yleisintä tekniikkaa (HEFA ja Alcohol-to-Jet) perustuvat elintarvikekasvien, kuten rapsin, soijapavun, palmuöljyn, sokeriruo'on tai maissin, käsittelyyn lentopolttoaineen tuottamiseksi. Koska nämä viljelykasvit ovat rajallisia – ja kultaisen periaatteen mukaisesti välttääksemme raaka-aineita, jotka käyttävät muuhun tarkoitukseen tarvittavaa maata – meidän on tarkasteltava täydentäviä lähteitä.

Kaksi uutta teknologiaa tarjoavat potentiaalia tuottaa lähes päästötöntä SAF:ia: Fischer-Tropsch (FT) ja Power-to-Liquid (PtL) -prosessit. FT:n etuna on, että se pystyy muuttamaan laajan valikoiman "ei-elintarvikkeita" - kiinteää yhdyskuntajätettä, metsän ja maatalouden jäännöksiä - lentopolttoaineeksi, joka vähentää hiilidioksidia 90-100 prosenttia.

PtL puolestaan on pilottivaiheen teknologia, joka yhdistää vihreän vedyn (tuotettu uusiutuvalla energialla) hiilidioksidiin₂ Vangitaan suoraan ympäröivästä ilmasta synteettisen polttoaineen luomiseksi, joka tunnetaan usein nimellä "e-kerosene" – käytännössä fossiilivapaa virtalähde. Airbus on osa konsortiota, joka ilmoitti äskettäin uudesta teollisen mittakaavan PtL-laitoksesta Hampuriin. PtL:n etuna on, että se ei vaadi peltoa tai biologisia raaka-aineita. PtL:n haasteet liittyvät kustannuksiin ja kilpailuun muiden alojen vihreästä vedystä.

Tarvitsemme kaikki sertifioidut reitit stimuloidaksemme SAF-markkinoita maailmanlaajuisesti – eikä aikaa ole hukattavaksi.

Kestävä ilmailu tarvitsee tukea valtioilta ja standardien asettajilta

Nyt kun yli 100 lentoyhtiötä on sitoutunut varmistamaan, että vuoteen 10 mennessä 2030 prosenttia niiden maailmanlaajuisista lentopolttoainetoimituksista on SAF-polttoaineita, kysyntä täysin uudenlaisille polttoainemarkkinoille on selvästi olemassa. Sekä perinteiset polttoaineen tuottajat että uudet tulokkaat alkavat reagoida. Yritykset eivät kuitenkaan voi hallita siirtymistä nettonolla-polkuun yksin.

Hallitukset voisivat tasata SAF:n ja fossiilisen lentopolttoaineen väliset kilpailuedellytykset tarjoamalla kannustimia. Esimerkiksi Yhdysvalloissa presidentti Joe Bidenin äskettäinen inflaation vähentämislaki (IRA) laajensi verohyvitys jopa 1.75 dollaria gallonaa kohden SAF:ille ja sidotti hyvityssumman ensimmäistä kertaa suoraan polttoaineen elinkaaripäästöihin kannustaakseen vähiten päästöjä aiheuttavien polttoaineiden tuotantoa. Seurauksena on, että SAF:n kustannukset laskevat lähes tavanomaisen lentopetrolin korkeimpaan hintaan. Nämä tehosekoittajien verohyvitykset ovat osa Bidenin hallintoa SAF Grand Challenge kannustaa 3 miljardin gallonan kestävän lentopetrolin tuotantoa ja vähentää lentoliikenteen päästöjä 20 prosenttia vuoteen 2030 mennessä.

Mukana myös Bidenin IRA a vedyn tuotannon verohyvitys 3 dollaria kilogrammalta vihreää vetyä, mikä voisi tehdä e-kerosiinista paljon kustannuskilpailukykyisemmän ja nopeuttaa PtL:n kehitystä. Sekä vihreän vedyn että SAF:n tukemisessa nämä verohyvitykset ovat todellinen muutos ilmailuteollisuudelle, ja ne pitäisi heijastaa muualle tasapuolisten toimintaedellytysten varmistamiseksi ja lentokoneen tuotannon ja käyttöönoton edistämiseksi maailmanlaajuisesti..

Samaan aikaan Eurooppa pohtii laillisia valtuuksia. The Ison-Britannian hallitus on ilmoittanut mandaatista vuodesta 2025 alkaen joka edellyttää lentopolttoaineiden toimittajia varmistavan, että heidän polttoaineissaan on 10 prosenttia SAF:sta vuoteen 2030 mennessä. Ensi vuonna Euroopan unioni aikoo ottaa käyttöön samanlaisen "yhdistämismandaatti" joka vaatii polttoaine toimittajat lisäävät Euroopan lentoasemille toimittamiensa SAF-polttoaineiden osuutta alkaen 2 prosentista kaikista lentopolttoaineista vuonna 2025 ja nousevat jopa 37 prosenttiin vuoteen 2040 mennessä ja 85 prosenttiin vuoteen 2050 mennessä. perustuvat raaka-aineet jätetään pois.

Vaikka toimeksiannot voisivat auttaa tasaamaan toimintaedellytyksiä, ollakseen tehokkaita, niihin on liitettävä julkisia investointeja t&k-toimintaan sekä ostajien kannustimia kehittää vielä hyvin syntymässä olevia markkinoita. EU harkitsee myös SAF-kustannusten alentamista tarjoamalla ilmaisia hiilidioksidipäästöoikeuksia Päästökauppajärjestelmä (ETS) jotka vastaavat kestävää lentopolttoainetta käyttämällä vähennettyä hiilidioksidia.

Yhteiset sertifiointi- ja kirjanpitostandardit ovat myös elintärkeitä. Suuri haaste on se, että SAF-tarvikkeita ei vielä ole saatavilla monilla lentoasemilla, mikä jättää lentoliikenteen harjoittajat, jotka haluavat tankata lentokoneensa, jumiin. Innovatiivinen lähestymistapa tämän ongelman ratkaisemiseksi – joka tunnetaan nimellä "Book and Claim" - sallii lentokoneen, joka ei pysty tankkaamaan SAF-polttoainetta, maksaa toisen vastaavan lennon tankatakseen polttoainetta lentoasemalta, jolla on SAF-järjestelmä. Kestävästä polttoaineesta maksava lentoyhtiö voi sitten vaatia CO:n₂ vähennys, jonka se tuo nettonollalupauksiaan vastaan. Book and Claim on erittäin lupaava ratkaisu, mutta se tarvitsee kansainvälistä standardointia lähestymistapojen yhdenmukaistamiseksi. Foorumin Clean Skies for Tomorrow -aloite on äskettäin julkaissut kirjanpitoa ja raportointia koskevat ohjeet SAF:iin liittyvistä sertifioiduista päästövähennyksistä.

Kun yhdistyvät valtion verohyvitykset ja lentoyhtiöiden johtajuus, jotka sitoutuvat pitkäaikaisiin myyntisopimuksiin SAF-toimittajien kanssa, markkinat voisivat nousta nopeasti. Eikä vain Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa. Päästäkseen 300-370 miljoonaa tonnia SAF Ilmailun hiilidioksidipäästöjen vähentäminen vie joka vuosi, tarvitsemme maita kaikkialla maailmassa osallistumaan valmistukseen. Siellä on mahdollisuus luoda täysin uusi toimiala, jolla on mahdollisesti miljoonia uusia työpaikkoja.

Muut reitit samaan hiilidioksidittomaan kohteeseen

Samalla kun SAF on elinkelpoisin keskipitkän aikavälin tapa vähentää lentoliikenteen hiilijalanjälkeä, kehitetään kahta muuta vallankumouksellista lähes nollapolttoaineteknologiaa: akkusähköinen ja puhdas vety.

Vaikka akkujen painon odotetaan rajoittavan sähkökäyttöisen teknologian vain lyhyen matkan reiteille, akkusähkölento voi tulla kaupalliseksi todellisuutta jo tämän vuosikymmenen lopussa. United Airlines on tilannut 100 akkusähkölentokonetta pystyy lentämään 30 matkustajaa 124 mailin matkalle, joka ulottuu 249 mailiin SAF:n vara-hybridimoottorilla. Akuilla voi myös olla merkittävä rooli suurempien lentokoneiden polttoaineenkulutuksen vähentämisessä. Tämä selittää miksi Airbus ja ranskalainen autonvalmistaja Renault tekivät äskettäin yhteistyötä kehittää energian varastointiin liittyviä teknologioita, jotka ovat yksi pitkän matkan sähköajoneuvojen kehittämisen tärkeimmistä esteistä.

Ja sitten - kuten näimme tämän artikkelin alussa - on puhdasta vetyä. Sitä voidaan käyttää sähkömoottoreita käyttäviin polttokennoihin tai se voidaan polttaa suoraan lentokoneessa. Painon mukaan se on kolme kertaa tehokkaampi kuin kerosiini. Mutta kaasumuodossa sen tilavuus on haaste – kuljetusta ja varastointia varten se on jäähdytettävä nesteeksi -423 Fahrenheit-asteessa ja muutettava sitten takaisin kaasuksi ennen polttamista. Vetyä voidaan myös muuntaa sähköksi polttokennojen avulla, jotka puolestaan voimaavat sähköpotkurin. Polttokennolentokone on erityisen kiinnostava, koska se ei tuota CO2-päästöjä tai myrkyllisiä typpioksiduulia.

Toukokuussa Airbus käynnisti nollapäästöisen kehityskeskuksensa Bristolissa, Englannissa, 828 miljoonan dollarin rahoitustuella Iso-Britannian hallitukselta, ja yhtiö tekee myös tutkimusta Ranskassa ja Saksassa erityisesti vetypolttoainesäiliöistä ja propulsiojärjestelmistä. Airbus aikoo suorittaa lentokokeita yhdellä vetymoottorilla varustetulla A380-koneella vuonna 2026 – ensimmäinen välilasku matkalla Airbusin vetykäyttöisen ZEROe-matkustajalentokoneen kaupallinen lanseeraus vuodelle 2035.

Vaikka lentoliikenteen hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen ei ole olemassakaan hopealuotia, jokainen näistä aloitteista on lupaava. Mutta lentoyhtiöiltä, lentokonevalmistajilta, polttoaineentuottajilta, lentoasemilta ja hallituksilta tarvitaan pitkäjänteisiä, koordinoituja toimia, jotta päästöttömät lennot todella lähtevät liikkeelle.