推动航空业可持续发展的创新者们 | 路透社

伯特兰·皮卡德的“气候脉冲”飞机将采用绿色氢能驱动，计划于2028年进行环球飞行。安东尼·贝朗热/路透社供图购买授权权利，打开新标签页6月24日 - 2028年，两名男子计划在一架飞机狭小的驾驶舱内度过九天，进行零排放的环球不间断飞行。

在莱特兄弟首次飞上天空约125年后，瑞士探险家兼清洁技术先驱伯特兰·皮卡德与副驾驶兼工程师拉斐尔·迪内利希望通过他们的“气候脉冲”项目开启航空业新时代，该项目由绿色氢能驱动。“我们必须证明另一种未来是可能的，”皮卡德表示。

广告·继续滚动航空飞行是全球碳排放最密集的活动之一。其二氧化碳排放量占全球总量的2.5%，但若考虑凝结尾迹和氮氧化物排放等非二氧化碳影响，其对全球变暖的贡献率要高得多。如今，仅有10%的人口乘坐飞机，但到2050年航空需求预计将翻倍，而该行业远未实现届时净零排放的目标。

以英国为例，航空业目前占总排放量的比例已超过整个电力供应部门。在提交议会的最新报告中，气候变化委员会指出其持续增长可能危及其他气候目标。广告·继续滚动不过，剑桥大学的科学家们已制定计划让行业重回正轨。他们表示，成功需要政府设定明确的政策目标，包括到2030年实现全系统能效提升和规模化生产真正可持续的航空燃料（SAFs）。关键在于，现有技术已能实现这两项目标。例如，国际航空运输协会（IATA）估算，到2050年空管运营效率提升3%，即可减少近5000万吨排放。

从佐治亚州亚特兰大哈茨菲尔德-杰克逊国际机场航站楼望见的空管塔。国际航空运输协会估计，到2050年空管运营效率提升3%可减少近5000万吨排放。路透社/Megan Varner购买授权许可，打开新标签页可持续航空燃料（SAF）的价格远高于现今使用的航空燃油。由于各国政府未对航空燃料征税，这一价格差距进一步扩大。据交通政策非政府组织Transport & Environment报告指出，未能填补这一税收缺口意味着政府收入流失，并导致排放量持续高于必要水平。此外，飞机二氧化碳排放标准也不够严格，不足以激励更高效飞机的设计。脱碳进程的另外两大支柱更具挑战性：其一是航迹云，即某些飞机尾迹中留下的白色云带。它们对气候影响重大，但预测航迹云形成区域极为复杂。剑桥大学团队正敦促各国政府与行业建立空域"活体实验室"，目标是从2030年开始部署全球航迹云规避系统。

在欧洲北部，马斯特里赫特高空区域管制中心（MUAC）于2021年通过调整飞行高度，在其管辖空域首次成功完成航迹云规避试验。今年该中心计划在夜间试验中测试谷歌的机器学习航迹云探测系统。与此同时，法国地区航空公司Amelia与泰雷兹技术集团合作开展航迹云规避试验，证明尽管燃油消耗略有增加，但航班整体气候影响可降低30-40%。今年三月，飞机制造商空客宣布启动研究不同SAF成分对航迹云形成影响的项目。该公司已证实，与传统航空燃油相比，使用SAF能减轻航迹云的气候影响。

燃烧可持续航空燃料(SAF)仍会排放二氧化碳，但根据所用原料（如废弃油脂、农林残余物）不同，其全生命周期可能减少高达80%的排放。

然而最可持续的燃料是由绿氢（通过可再生能源将水分解为氢氧分子制成）与直接从大气或工业烟气中捕获的二氧化碳合成的电子燃料。欧盟和英国都已制定SAF强制使用政策，长期将优先推广电子燃料。

飞机划过凝结尾迹。欧洲北部，马斯特里赫特高空管制中心通过调整飞行高度成功实施了尾迹规避试验。 路透社/Jason Reed 购买授权许可，新标签页打开美国拜登政府推出的清洁燃料生产税收抵免(45Z)政策有望延续。但国会两院提案排除了间接土地利用变化产生的排放量计算抵免价值，削弱了对传统生物燃料扩张的关键限制。SAF的抵免额度也将被削减。

运输与环境组织的分析报告指出，航空公司向可持续航空燃料(SAF)转型的力度不足，许多公司甚至未设定SAF使用目标。例外情况包括美联航、国际航空集团(IAG)和挪威航空，这些公司均已与电子燃料生产商签署承购协议。挪威航空还投资了奥斯陆的Norsk Fuels公司，该公司计划到2030年建成三座年产量达2.5亿升的电子燃料工厂。国际航空运输协会(IATA)表示，当前亟需向低收入国家提供技术转移支持，并建立SAF市场框架，使生产范围突破当前欧美主导的格局。否则全球需求将面临供应短缺。

但从长远来看，需要开发能彻底绕开碳元素的新型推进系统。伯特兰·皮卡德指出，虽然航空技术曾在70年内从莱特兄弟的木布飞机发展到超音速协和客机，但过去50年的创新都聚焦于"优化而非颠覆…使飞机更安全、舒适、安静和高效。现在航空业必须重回颠覆性创新轨道。"

皮卡德最初通过"阳光动力号"尝试颠覆航空业——这架完全依靠太阳能充电的飞机在2016年完成环球飞行。但这项创纪录的旅程耗时16个月，分17个阶段才完成。

新一代"气候动力号"预计将在9天内不间断完成环球飞行。其动力来自氢燃料电池，液氢储存在两个18米长的吊舱中，由34米的超大翼展提供升力。

一架空客A350-1000正在加注含35%可持续航空燃料的混合燃油。空客/路透社供图购买授权许可，打开新标签页气候脉冲团队面临的主要技术挑战是：要保持液态氢的稳定状态，必须将其维持在零下253摄氏度。这需要极佳的隔热效果，但又不能过度隔热，以确保在整个飞行过程中能持续稳定地向燃料电池输送氢气。

共有12家公司参与该项目合作，包括负责空气动力学设计的空客公司，以及为飞机机身和燃料电池膜开发碳纤维复合材料的材料科学公司Syensqo（原索尔维集团旗下）。

气候脉冲团队正与摩洛哥一所大学合作推广可持续发展知识，并与该国一家计划向绿氢领域转型的大型磷肥企业展开合作。

“我的目标是打造一架能实现零排放环球不间断飞行的飞机，“皮卡德表示，“我们研究了所有可行方案，目前唯一能实现这个目标的只有氢能源。或许未来会出现其他替代方案，但现阶段别无选择。”

电动飞行领域已取得重大进展，该行业发展到承诺为2028年洛杉矶奥运会提供电动空中出租车的阶段。例如，空客公司一直与合作伙伴共同研发混合电力系统以及固态电池技术，这些技术比现有电池更安全且能提供更多能量。

但对于占航空业排放量50%以上的长途航班而言，电池并不实用。

2016年4月23日，由贝特朗·皮卡尔驾驶的太阳能飞机"阳光动力2号"飞越美国加利福尼亚州旧金山的金门大桥。让·雷维拉德/阳光动力/路透社供图购买授权许可，打开新标签页这归因于电池的储能能力——约为同等重量航空燃油的三十分之一。此外，传统飞机在飞行消耗燃油时会变轻，而电动飞机的重量则保持不变。

正如"阳光动力"激发了人们对电动飞行的兴趣，皮卡尔的最新创业项目旨在为氢能市场注入亟需的发展动力。

空客公司的商用飞机氢能计划涉及飞机重新设计——包括可折叠机翼——以及重新考量材料构成，以使飞机更轻且更节能。该公司还与机场、能源供应商及航空公司合作，探索在机场建立氢能枢纽。

但氢能支持者们在2月感到沮丧，当时空客宣布推迟了在2035年前实现氢动力飞机飞行的目标。现在预计这一目标至少要到2040年才能实现。

空客首席执行官纪尧姆·福里在3月向记者和行业人士表示，尽管2020年启动的ZEROe计划已证明空客能够制造氢能飞机，“但这不会是一个具有大规模商业可行性的解决方案”。

他表示，目前还没有监管框架。“但最重要的是，我们缺乏氢能生态系统”，预计到2035年绿色氢能无法实现供应规模化。

空客全电动氢动力ZEROe飞机的模型图。空客/通过路透社提供购买授权 权利，打开新标签页事实上，欧洲行业组织现在预计氢能仅能贡献相比四年前假设的20%，2050年减排量将达6%。但扩大绿色氢能生产规模也取决于需求；没有需求，就没有投资生产的动力。

“如果我们拖延，整个生态系统就无法发展，因为届时将没有可用的飞机，“荷兰皇家航空零排放航空项目经理约兰达·史蒂文斯告诉《道德企业》，“对我们来说，打破这个可能无限循环的唯一方法，就是帮助初创企业发展，因为它们将颠覆这个循环。”

荷兰皇家航空正与英美开发商ZeroAvia合作，争取在2026年实现氢能示范飞行。

史蒂文斯补充说，跨行业合作对降低成本至关重要。“海运业面临着同样的问题，可能也需要同样的解决方案，因此我们正与他们密切合作，试图探讨能否成为同一供应链的一部分？通过建设一个包含机场和港口的氢能谷，可以同时满足两者的氢能需求。”

事实上，荷兰政府已于四月承诺投入21亿欧元促进绿色氢能生产，目前正在鹿特丹港开发新的氢能基础设施。

劳斯莱斯与易捷航空对使用绿色氢能的航空发动机进行地面测试。保罗·R·博兰德/劳斯莱斯/路透社供图购买授权权利，打开新标签页工程集团罗尔斯·罗伊斯未来平台负责人埃尔韦·莫兰在4月伦敦"零碳创新"会议的专题讨论中表示，空客的延期不应削弱氢能的潜力。

该公司与易捷航空合作，于2022年进行了首次氢能测试发动机运行。双方现计划在密西西比州美国宇航局太空中心，使用100%氢燃料开展全尺寸喷气式发动机的户外测试。

莫兰指出，关于航空业未来的各种预测方案都显示出"对低成本低碳电力和氢能作为原料的共同需求”。

虽然可持续航空燃料可能在2050年前主导脱碳路径，“但如果设想2050年后氢能逐渐占据主导地位的不同未来，你会发现对电气化投资的大致需求与氢能需求规模其实差异不大”。

“因此我认为关键启示在于：无论未来如何演变，我们现在就可以共同推进某些事项以启动变革进程。”

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