环保 | 又要鸟儿飞，又要鸟儿不排污？你行，你上！

1952年，英国生产的德哈维兰彗星客机开始载客飞行。彼时，飞行仍然是有钱人的特权。

1960年，随着更多喷气式客机投入运营，全球民航客运量首次突破1亿人次大关。

1970年，波音747开始商业运营，飞行开始走向平民阶层。如今，飞行已经成为许多人出行的首选。

2019年，全球民航业年客运量达到45亿人次。

与此同时，2019年全球商业航班产生了9.15亿吨的CO2，而全球范围内，人类活动产生的CO2排放量超过了430亿吨。

在喷气式客机出现后的70年里，飞机的性能和民航运行效率都有了大幅度的提升。像A380、A220、波音787、ATR-600和巴航工业E2这些新一代客机的燃油消耗已经低于每百客公里油耗3升（即3L/100PK，也就是载每1名旅客飞行100公里所耗油量）。

然而，航空业80%的碳排放来自于 航程1,500公里以上的航班。 一方面，其他交通方式基本无法在这样的场景下取代飞机； 另一方面，飞行距离长，累计人均燃油消耗自然也高。 因此，以人均排放量来计算，飞行仍然是增幅最大、增速最高的一种交通模式。 若放任不管，到2050年，民航飞机的排放量可能达到疫情前的3倍。

全球变暖的危害已是全球公认，控制和降低碳排放迫在眉睫。

航空业也一直在节能减排方面努力着。在国际民航组织ICAO提出的国际航空碳抵消和减排计划(CORSIA)后，国际航协IATA也通过了全球航空运输业于2050年实现净零碳排放的决议。

所谓净零碳排放 (Net-zero Carbon Emission)，也就是碳中和，指的是通过使用低碳能源、植树造林等方式，抵消人类活动直接或间接产生的二氧化碳，实现正负抵消，达到相对的「零排放」。

这么解释，听起来也许像是数字游戏。但实际上，按照2050年全球客运量达到100亿人次的需求计算，这一目标意味着在2050年，全球航空运输业必须减少至少18亿吨的碳排放。

按照这一目标，从现在到2050年期间，全行业将累计减少212亿吨的碳排放。

要实现这一宏大的目标，必须单刀直入，解决问题。众所周知，飞机的碳排放主要来自化石燃料的使用。如果能够开发采用低碳甚至零碳能源，那么就能大幅降低航空业碳排放。

实际上，从制造商到供应商，早已开始这方面的探索，并取得了一定成果。传统制造商也开始发布「新能源」概念机。

巴航工业的4款Energia概念机

像是 巴航工业在11月份发布的Energia系列概念机， 就根据不同的航程、载客量匹配了不同的能源方案，包括混电、氢燃料电池、纯电、纯氢喷气动力。

今天就来讲讲，航空业的「新能源」！

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地沟油上天

Sustainable Aviation Fuel

可持续航空燃料Sustainable Aviation Fuel （简称SAF）是目前走在最前头的一种替代燃料。 S AF实际上是可以用来驱 动飞机引 擎的各 种生物 燃料 ( biofuel) 的统称。

不知道大家还有 没有印象，早些年，曾经有 不少「地沟油上天」的新闻报道。 那就是SAF的其中一条技术路线。 实际上，除了废弃食用油提 炼以外，酒精、动物油脂、植物油脂、农林残留物等都能提炼成为航空燃料。 根据不同的原料和技术手段，SAF也分出了不同的技术路线。

目前，走在最前头、最接近大规模商用的是HEFA，全称Hydroprocessed Esters and Fatty Acids，氢化酯及脂肪酸，又称Hydrotreated Vegetable Oil 加氢处理植物油 HVO。这种生物燃料的优点在于化学性质上等同化石燃料，理论上可以完全取代航空煤油在现有引擎上直接使用。换句话说，就是理论上现有的飞机引擎都可以直接100%使用这款生物燃料。

HEFA可以通过动物脂肪与油菜籽、大豆、玉米或妥尔油（又称纸浆浮油，造纸过程的副产品）这些原料共同提炼制成。这也意味着，HEFA的原料大部分来自人类活动产生的废料，像是屠宰场废料、地沟油、炼纸厂副产品等，从源头就减少了废弃和碳排放。

以瑞典一家厂商为例，他们生产的HEFA所用的原材料如下：35%宰场废料，23%废弃食用油，22%纸浆浮油，15%棕榈油和5%的动物脂肪。而他们混入50%HEFA的柴油可以减少46%的CO2排放，相当于HEFA燃烧所产生的CO2只有传统柴油的4%。

在理想状况下，从生产到燃烧的完整周期，SAF可以减少高达80%的碳排放。 是的，你没看错，这里说的是全周期。 这其实和现在开新能源车一样，即便你的车在行驶途中不产生排放，但是如果使用的电来自煤炭等能源，那么实际上你的碳足迹并不是真正为0。 这也是近年来，节能减排中一个非常重要的概念： 全周期的碳减排，才能真正意义上的碳减排。

当然，作为一种新型替代燃料，监管部门和制造商都需要更多的数据来验证这款燃油在航空业使用的安全性、稳定性和长远影响后才能放宽使用限制。一些问题也必须假以时日才能取得答案，比如说是否会对引擎和油路造成腐蚀？因此，目前HEFA在商用领域都是与传统航空煤油以50%的配比上限使用。此外，正如所有SAF现阶段面临的问题一样，HEFA的缺点同样是生产成本较高，必须达到较大的生产规模才具备经济性。原料短缺也是制约SAF未来发展的一大要素，科学家们正在积极发掘更多可以用于生产SAF的原材料。

除了SAF这些已经成为现实的替代燃料以外，航空业也在积极探索其他绿色能源的应用。比如说混合动力、纯电和液氢。

2012年，一架巴西蔚蓝航空的E195使用甘蔗制成的生物燃料进行演示

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量身订做

Tailor Made

相信大家也都知道，飞机要更高效率的飞在天上，就必须「斤斤计较」，尽可能的减少重量，也要降低风阻。因此，所选的能源的能量密度就成了关键。所谓能量密度，也就是单位一定的空间或质量物质中储存能量的大小。

以上文提到的巴航Energia系列概念机为例，你会发现，他们在载客量最小、航程最短的飞机上采用了纯电，再通过混合动力的方案提升了9座飞机的航程，为19座飞机选择了氢燃料电池，在35-50座的支线客机上则是选择液氢/SAF能源。载客量与所选能源的能量密度成正比。

这4款机型的型号，根据载客量和能源选项，型号分别是：E9-HE（9座，油电混合），E9-FE（9座，纯电驱动），E19-H2FC（19座，氢燃料电池），E50-H2GT（50座，液氢/SAF）。除了油电混合的E9-HE以外，其他三款机型都可以做到100%零碳排放。

巴航工业也务实地按照目前技术发展的趋势给出了每款机型预计面世的时间线：

单纯从能量密度的角度来看，液氢确实是最适合的清洁能源。 而且液氢燃烧后的产物就是水，没有任何的温室气体和有毒气体产生。 那么，这个看似完美的选项为什么却要等到2040年才出现呢？

这就涉及到了液氢的运输和储存了。众所周知，H2一般以气体形式存在。在标准大气压下，需要达到-252.7摄氏度才能变为液体。储存液氢也就需要低温、高压。然而，为了保证低温、高压条件，不仅对储罐材质有要求，而且需要有配套的严格的绝热方案与冷却设备。以现有的技术储存液氢，光保温就要消耗30%左右的质量能量。这样的能量消耗，对于飞机而言显然并不经济。

液氢储存罐

好消息是，科技总是在进步的。 巴航也认识到了这当中面临的问题，才规划了上边看到的技术路线。

油电混合和纯电技术目前在汽车行业已经得到成熟运用，转移到航空领域，最大的问题是电池能量密度，其次是安全性。对此，巴航也表示，装在飞机上的电池将是「高密度电池」。相信提高电池能量密度，会是他们一个主力研究的方向。实际上，巴航工业已经制造出一架纯电的农用飞机进行试飞。和汽车一样，飞机也会沿着混动->纯电->燃料电池的发展路线走下去。

值得一提的是，不管哪种替代能源，在未来相当一段时间内都无法全面取代传统燃料或者SAF。针对这个事情，笔者还专门请教过工程师出身的巴航工业大中华区商用飞机高级市场经理谢威先生。他表示，巴航Energia的4款机型是分别针对不同的飞行任务和市场需求而设计的，并不意味着SAF、混动是液氢、纯电的过渡产品。巴航的策略是将使用场景与性能相匹配，设计研发更加细分的机型。以笔者的理解，就是「量身定做」，拒绝浪费。

电池能量密度低，目前看更适合小飞机

这个说法和行业的规划也是契合的。从IATA给出的设想我们也可以看到，所谓的碳抵消实际上只占18亿吨减排中的8%。近80%的碳减排来自替代燃料和新能源技术的应用。其中，65%来自可持续航空燃料（SAF），也就是生物燃料的推广使用，13%来自纯电和氢这些新能源的应用。

03

为了更美好的未来

For a Better Future

在这个资本运作的年代，新能源就像一块美味诱人的大蛋糕，吸引了无数人。 然而，航空是极具挑战性的行业。 近年eVTOL行业雷声大、雨点小的表现也证明了，做PPT容易，飞起来 很难。 在SAF已经逐渐成熟的时候，毅然决定探索其他绿色能源，哪怕对于一家成熟的制造商而言，都是一件极其冒险的事情。

eVTOL机型层出不穷，走向商用的还不多

巴航在全力研发EVE eVTOL之后又提出了Energia系列概念机，当然不是仅凭胸口贴着一个「勇」字。

巴航商用飞机主席兼CEO Arjan Meijer坦言： 『很多初创公司都试图让他们的（概念飞机）飞起来，但是为一款新机型取证需要很多历练。 我不太相信他们所提出的性能目标和激进的时间表。 而比巴航大的制造商很难控制成本。 巴航有50年的轻型飞机和支线飞机制造和取证经验，而且公司架构更加简单灵活，控制成本上也更有竞争力』。

笔者也曾经问过巴航工业大中华区总裁及商用飞机副总裁郭青先生：这很可能是一件吃力不讨好的事儿，为什么巴航要去做这个事情？

他的回答是： 『我们都只有这么一个家园，总要有人去把这件事情做了』。

这样的精神在巴航是一个共识。

巴航工业商用航空副总裁罗德里格·席尔瓦（RodrigoSilva e Souza）在去年的联合国COP26气候变化大会上就这样说道：『摆在航空业面前的只有一条路，那就是可持续发展的道路』。

确实，只有确保我们的明天更美好，今天的奋斗才会有意义。环保，已经吹响了下一个时代的序曲，让我们拭目以待更美好的未来。