Bærekraftig flydrivstoff tilbyr flyvei til netto-null flyreiser

Publisert av Platon

Følgere: 0

[Denne artikkelen er en del av en serie av medlemmer av First Movers Coalition. Du kan lese flere historier om tiltaket her..]

Den 27. november ble det laget et lite stykke luftfartshistorie: Rolls-Royce gjennomførte verdens første testkjøring av en moderne flymotor drevet av rent hydrogen. Selv om teknologien ikke forventes å være kommersielt levedyktig før på midten av 2030-tallet, tar denne testen luftfartsindustrien et skritt nærmere den hellige gral av null-karbon, langdistanseflyvninger.

Med ren hydrogendrevet passasjerflyvning mer enn et tiår unna, er industriens kortsiktige netto-null-håp knyttet til bærekraftig flydrivstoff (SAF). Denne artikkelen undersøker hvordan man kan akselerere både tilbud og etterspørsel etter denne revolusjonerende måten å drive fly på – med hastigheten og skalaen som kreves av en 1.5 grader Celsius-justert bane.

Aviation samtykker i å endre flyplanen

I løpet av de seks tiårene fra 1960 økte antallet passasjerer som reiste med fly fra 100 millioner til over 4 milliarder i 2019. International Air Transport Association (IATA) spår passasjerer vil overgå pre-pandeminivåer etter 2024 og kan over 10 milliarder reiser innen 2050. Selv om luftfartens fordeler for global handel og forståelse er hevet over tvil, har de en pris for planeten.

I 2021 sto luftfarten for over 2 prosent av global energirelatert CO₂ utslipp, ifølge Det internasjonale energibyrået (IEA). Når du legger til den oppvarmingseffekten av kontringene skapt av forbrenning av fossilt jetdrivstoff i stor høyde, vil luftfartens effekten av global oppvarming øker lengre. De siste tiårene har luftfartens utslipp vokst raskere enn utslippene fra vei, jernbane eller skipsfart, og har økt i Europa, f.eks. med 24 prosent fra 2005 til 2019. Til tross for et fall på 40 prosent under pandemien, forventer IEA at luftfartens utslipp vil overgå 2019-nivåene i løpet av få år – uten noen reduksjon, de kan tredobles innen 2050. Luftfart må endre flyplanen – og det raskt.

Selv om luftfart ble utelatt fra Parisavtalen om klima i 2015, ble industrien enige i september 2021 om å forplikte seg til netto null COXNUMX₂ utslipp innen 2050. Og i oktober kom 184 regjeringer sammen i regi av Internasjonal sivil luftfartsorganisasjon (ICAO) å vedta det samme langsiktige målet. Dette var et trekk uten sidestykke.

SAF representerer mindre enn 0.1 % av det globale flydrivstoffforbruket i dag – et lite skritt som må bli et stort sprang.

Så mye for destinasjonen, men hva med flyplanen for å komme dit?

Tidligere i år publiserte Mission Possible Partnership og World Economic Forum (WEF). verdens første 1.5 grader Celsius-justerte luftfartsovergangsstrategi, støttet av 70 bedriftspartnere. Strategien kartlegger en "forsvarlig" vei mot 95 prosent avkarbonisering innen 2050, der SAF spiller en ledende rolle (45 prosent), med en rekke alternativer for å levere de gjenværende utslippsreduksjonene, inkludert drivstoff- og flyeffektivitet, rent hydrogen, batteri-elektrisk kraft for kortdistanseflyvningers og optimalisering av flynavigasjon.

La oss se nærmere på bærekraftig flydrivstoff og hvordan de kan bringe drømmen om lavkarbonflyvning nærmere virkeligheten.

Tre prioriteringer for å gjøre bærekraftig flydrivstoff levedyktig

Dagens kommersielt tilgjengelige SAF er typisk biodrivstoff laget av vegetabilske oljer eller etanol avledet fra avlinger som sukkerrør eller mais. Avhengig av råstoffet som brukes i deres produksjon, kan de allerede levere en 60-85 prosent reduksjon i CO₂ utslipp.

SAFs store fordel er at det er et "drop-in" drivstoff - du kan pumpe det rett inn i flyets drivstofftanker uten kostbar ettermontering på fly eller spesiell infrastruktur på flyplasser. Gjeldende regelverk tillater bare kommersielle fly å bruke en 50/50 blanding av SAF og vanlig parafin. Men i mars Airbus testet sin A380 - verdens største passasjerfly - med en av sine fire motorer med 100 prosent SAF. Airbus har gjennomført lignende tester på andre flymodeller og på et helikopter. I juni gjennomførte et svensk regionalt flyselskap verdens første testflyging med en kommersielle fly som flyr SAF i begge motorene.

Så mye for de gode nyhetene. Den dårlige nyheten er at SAF fortsatt er veldig dyrt – alt mellom to og fem ganger 2019-prisen på konvensjonelt flydrivstoff. Som et resultat, SAF står for mindre enn 0.1 prosent av det globale drivstoffforbruket for fly i dag — et lite skritt som må bli et stort sprang.

Airbus er blant mer enn 100 selskaper, sammenkalt av Forums Clean Skies for Tomorrow-initiativ i september 2021, som satte en Målet for SAF skal dekke 10 prosent av luftfartens drivstoffbehov globalt innen 2030. For å oppnå dette må tre ting skje:

Oppskaleringsforsyning: Produksjonsvolumene må øke fem eller seks ganger for å nå målet på 10 prosent innen 2030. Dette vil kreve minst 300 nye SAF-anlegg.
Reduser kostnadene: Drivstoffprodusenter vil ikke investere i disse nye SAF-anleggene uten etterspørselssignaler fra industrien. Men flyselskapene vil ikke kjøpe tilstrekkelig SAF til å sende dette signalet med mindre prisen går ned.
Sett tydelige markeds- og etterspørselssignaler fra myndigheter og selskaper: Regjeringer må hjelpe til med å sette i gang investeringer i SAF-produksjon gjennom en blanding av insentiver, skattefradrag og mandater. Ledende luftfartsselskaper kan forplikte seg til langsiktige uttaksavtaler for å hindre investeringer fra drivstoffleverandører.

First Movers Coalition sender etterspørselssignal for 'super-SAF'er'

For å overvinne de to viktige hindringene for oppskalering av SAF – pris og tilgjengelighet – må noen ta det første grepet. I mai United Airlines var det første flyselskapet å signere en uttaksavtale med en utenlandsk leverandør for 50 millioner gallons SAF for sine flyvninger ut av Amsterdam. United og Airbus er blant mer enn 50 virksomheter som utgjør Forumets First Movers Coalition (FMC), et globalt initiativ for å utnytte kjøpekraften til selskaper for å dekarbonisere syv "vanskelig å redusere" industrisektorer - inkludert luftfart - som er ansvarlige for en tredjedel av verdens utslipp.

FMC har satt sikte på å løse den trolig tøffeste oppgaven innen luftfart - å øke etterspørselen etter bare de "super-SAF-ene" som kan redusere livssyklusen av klimagassutslipp med 85 prosent eller mer sammenlignet med konvensjonell jetdrivstoff. Målet for FMC-medlemmer er å erstatte minst 5 prosent av deres konvensjonelle drivstoff med disse supereffektive SAF-ene (eller en annen nullutslippsteknologi hvis tilgjengelig) innen 2030. Målet er å sende et etterspørselssignal til drivstoffprodusenter og investorer slik at de har tillit til å investere i nye anlegg og få prisene ned.

Hver SAF-prosess står overfor sine egne utfordringer å overvinne. De to vanligste teknologiene (HEFA og Alcohol-to-Jet) er avhengige av å behandle matvekster som raps, soyabønner, palmeolje, sukkerrør eller mais for å lage flydrivstoff. Siden disse avlingene er begrenset - og følger det gylne prinsippet for å unngå råvarer som bruker land som trengs til andre formål - må vi se på komplementære kilder.

To nye teknologier har potensiale for å produsere nesten nullutslipp SAF: Fischer-Tropsch (FT) og Power-to-Liquid (PtL) prosessene. FTs fordel er at den kan forvandle et bredt spekter av «non-food råvarer» – kommunalt fast avfall, vekselgress, rester fra skogbruk og landbruk – til jetdrivstoff som gir 90-100 prosent CO2-reduksjon.

PtL er i mellomtiden en pilotfaseteknologi som kombinerer grønt hydrogen (produsert av fornybar kraft) med CO₂ direkte fanget fra omgivelsesluften for å lage et syntetisk drivstoff ofte kjent som "e-parafin" - en tilnærmet fossilfri kraftkilde. Airbus er en del av et konsortium som nylig annonserte et nytt PtL-anlegg i industriell skala i Hamburg. Fordelen med PtL er at den ikke krever dyrkbar jord eller biologiske råvarer. Utfordringene med PtL vil være rundt kostnader og konkurranse om grønt hydrogen fra andre sektorer.

Vi trenger alle sertifiserte veier for å stimulere SAF-markedet på global basis – og det er ingen tid å kaste bort.

Bærekraftig luftfart trenger støtte fra stater og standardsettere

Nå som over 100 luftfartsselskaper er forpliktet til å sikre at 10 prosent av deres globale forsyninger av flydrivstoff er SAF innen 2030, er etterspørselen etter en helt ny type drivstoffmarked tydelig der. Både tradisjonelle drivstoffprodusenter og nykommere begynner å svare. Men bedrifter kan ikke klare overgangen til en netto-null-vei alene.

Regjeringer kan utjevne konkurransevilkårene mellom SAF og fossilt jetdrivstoff ved å tilby insentiver. I USA, for eksempel, utvidet president Joe Bidens nylige inflasjonsreduksjonslov (IRA) en skattefradrag på opptil $1.75 per gallon for SAF-er og, for første gang, knyttet kredittbeløpet direkte til livssyklusutslippene til drivstoffet for å stimulere til produksjon av drivstoff med færrest utslipp. Effekten vil være å få ned prisen på SAF til nesten den høyeste prisen for konvensjonelt flydrivstoff. Disse blendernes skattefradrag er en del av Biden-administrasjonens SAF Grand Challenge for å stimulere produksjonen av 3 milliarder gallons bærekraftig jetdrivstoff og redusere utslipp fra luftfart med 20 prosent innen 2030.

Bidens IRA også inkludert a skattefradrag for hydrogenproduksjon på $3 per kilo grønt hydrogen, noe som kan gjøre e-parafin mye mer kostnadskonkurransedyktig og akselerere utviklingen av PtL. Ved å subsidiere både grønt hydrogen og SAF, er disse skattefradragene en reell gamechanger for luftfartsindustrien som bør gjenspeiles andre steder for å sikre like konkurransevilkår og for å stimulere SAF-produksjon og -opptak på global basis.

Europa, i mellomtiden, funderer over juridiske mandater. De Den britiske regjeringen har kunngjort et mandat som starter i 2025 som vil kreve at flydrivstoffleverandører sørger for at deres drivstoff inkluderer 10 prosent SAF innen 2030. Neste år planlegger EU å innføre en lignende «blandingsmandat" som vil kreve drivstoff leverandører til å øke andelen SAF de leverer til europeiske flyplasser, fra 2 prosent av alt flydrivstoff i 2025, og øke til så mye som 37 prosent innen 2040 og 85 prosent innen 2050. I henhold til EU-reglene vil enhver SAF som bruker matavlinger- baserte råvarer vil bli ekskludert.

Mens mandater kan bidra til å utjevne konkurransevilkårene, må de for å være effektive ledsages av offentlige investeringer i FoU samt kjøpers insentiver for å utvikle det som fortsatt er et veldig begynnende marked. EU vurderer også å bidra til å redusere kostnadene ved SAF ved å tilby gratis karbonkreditter under EU Kvotehandelssystem (ETS) som tilsvarer CO2 som reduseres ved bruk av bærekraftig jetdrivstoff.

Felles sertifiserings- og regnskapsstandarder er også avgjørende. En stor utfordring er at forsyninger av SAF ennå ikke er tilgjengelige på mange flyplasser, noe som gjør at luftfartsselskaper som ønsker å fylle drivstoff på flyene er i en klemme. En nyskapende tilnærming til å løse dette problemet – kjent som «Book and Claim» – tillater et fly som ikke kan fylle drivstoff med SAF å betale for en annen tilsvarende flytur for å fylle opp fra en flyplass som har SAF. Flyselskapet som betaler for det bærekraftige drivstoffet kan deretter kreve CO₂ reduksjon den bringer mot sine netto-null løfter. Book and Claim er en veldig lovende løsning, men den trenger internasjonal standardisering for å harmonisere tilnærminger. Forumets Clean Skies for Tomorrow-initiativet har nylig publisert retningslinjer for regnskap og rapportering om SAF-relaterte sertifiserte utslippsreduksjoner.

Med en kombinasjon av statlige skattefradrag og ledelse fra luftfartsselskaper som forplikter seg til langsiktige uttaksavtaler med SAF-leverandører, kan markedet ta fart raskt. Og ikke bare i Europa og Nord-Amerika. For å nå 300-370 millioner tonn SAF det vil ta hvert år å dekarbonisere luftfarten, vi vil trenge land over hele verden for å engasjere seg i produksjonen. Muligheten er der for å skape en helt ny industri med potensielt millioner av nye arbeidsplasser.

Andre ruter til samme avkarboniserte destinasjon

Mens SAF er den mest levedyktige veien på mellomlang sikt for å redusere luftfartens karbonavtrykk, utvikles to andre revolusjonerende nær-null drivstoffteknologier: batterielektrisk og rent hydrogen.

Mens vekten av batterier forventes å begrense elektrisk drevet teknologi til kun kortdistanseruter, kan batteri-elektrisk flyreise bli en kommersiell realitet så snart slutten av dette tiåret. United Airlines har lagt inn en bestilling på 100 batterielektriske fly i stand til å fly 30 passasjerer i 124 miles - som strekker seg til 249 miles med en reserve-hybridmotor drevet av SAF. Batterier kan også spille en viktig rolle for å redusere drivstofforbruket til større fly. Dette forklarer hvorfor Airbus og den franske bilprodusenten Renault inngikk nylig et samarbeid å utvikle teknologier knyttet til energilagring, en av de viktigste veisperringene for utvikling av langdistanse elektriske kjøretøy.

Og så - som vi så i begynnelsen av denne artikkelen - er det rent hydrogen. Den kan brukes til å drive brenselceller som driver elektriske motorer, eller den kan forbrennes direkte ombord i flyet. Etter vekt er den tre ganger kraftigere enn parafin. Men i gassform er volumet en utfordring - for transport og lagring må det avkjøles til en væske ved minus-423 grader Fahrenheit, og deretter konverteres tilbake til gass før forbrenning. Hydrogen kan også omdannes til elektrisitet via brenselceller, som igjen driver en elektrisk propell. Et brenselcellefly er spesielt interessant siden det ikke genererer CO2-utslipp eller giftige lystgasser.

I mai lanserte Airbus sitt Zero Emission Development Center i Bristol, England, med 828 millioner dollar i finansieringsstøtte fra den britiske regjeringen, og selskapet driver også forskning i Frankrike og Tyskland, spesielt på hydrogentanker og fremdriftssystemer. Airbus planlegger å gjennomføre flytester på en A380 utstyrt med én motor drevet av hydrogen i 2026 – den første mellomlandingen på vei til en kommersiell lansering av Airbus sitt ZEROe hydrogendrevne passasjerfly med mål for 2035.

Selv om det ikke er noen sølvkule for å dekarbonisere lufttransport, viser hvert av disse initiativene lovende. Men det vil kreve langsiktig, koordinert handling fra flyselskaper, flyprodusenter, drivstoffprodusenter, flyplasser og myndigheter før nullutslippsflyvningen virkelig tar av.