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拥抱碳中和,如何优化使用航空燃油?

2021-11-26 14:05 中国航空报 CAN译讯 专栏

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据民航资源网报道,航空燃油是民航运输业碳排放的最集中来源。每次航班执飞,燃油加注量都是由航空公司经过一系列精密的方法严格计算出来的。但是在实际操作中,各航空公司的运行管理水平、机组重视程度、职能部门的协作与配合都影响着最终的燃油消耗。有效的燃油管理手段,可以减少一定的燃油消耗及相应的碳排放。

载重平衡优化理论上,飞机重量越大,消耗的燃油就越多。合理优化飞机的载重平衡配置可以在一定程度上节省飞机的燃油消耗。

飞机的运营重量通常由飞机自身、客舱设施、配餐、机供品、水箱、业载等构成。如果航空公司选择更加轻薄的客舱座椅和娱乐设施,则可以有效减少客舱设施带来的重量。航空公司还可以通过精细化管理航班餐食的供应量,根据实际旅客数量,提前调整配餐数量,并鼓励乘客通过官方网站等渠道提前预订餐食,严格控制航空配餐带来的重量增加。再有,航空公司可利用历史数据分析不同航线机供品的经验用量,针对性地调整机供品配置数量,并且在配置前统一称重,做成标准化数据,由配载系统自动进行调取,以达到精细化管理的目的。此外,对短程航班来说,飞机水箱可以适当减少加水量,从而达到减少飞机重量的效果。

航空公司目前普遍采用的是指定固定的乘客体重和旅客行李重量,如人均75千克体重和20千克行李重量。但预配重量往往高于实际业载重量。以空客A320为例,1小时航程下,每虚增1吨业载,飞机需多加30千克燃油并带来不必要的碳排放。如果航空公司能通过大数据收集统计更精准的乘客体重和手提行李重量,便会减少预计业载和实际业载的误差,减少不必要的燃油消耗和碳排放。

随着数字化技术的推进,电子飞行包的逐步普及也在为飞机减重和减碳做出实际贡献。电子飞行包可以将飞行员需要用到的各类手册和纸质资料数字化,存在可移动的电子终端中,供飞行员查看和使用,实现无纸化放行,这样可以有效减少驾驶舱重量,达到节约燃油的效果。

飞机硬件方案优化

飞机清洗。定期清洗机身和发动机可以减少污染物的影响,恢复飞机机身和发动机的整体性能。以波音737-800为例,清洗后的发动机可以提高燃油效率约5%,每架飞机可以年均减少二氧化碳排放量约94.5吨。

发动机改装。飞机发动机在使用过程中通常伴随着性能衰减,而衰减的最主要特征之一就是油耗升高,如果将部分老旧的飞机发动机进行升级改装,可以提高燃油效率。以波音737NG系列的CFM56发动机为例,每完成一台发动机的升级改装,一年可节省燃油消耗约38吨。

加装翼尖小翼。这样可以使飞机在飞行中有效减少诱导阻力,从而减少油耗,达到节能减排的效果。波音737-NG系列的融合式翼尖小翼可减少5%的碳排放量,空客A320系列的鲨鳍小翼可减少3.5%的碳排放量。

平视显示系统、GBAS着陆系统等新技术的应用。这样让飞机在恶劣天气的情况下,通过卫星和地面设备精确导航,缩短飞机在空中的延误时间,减少不必要的等待,从而达到减少燃油消耗和碳排放的目的。

辅助动力单元(APU)替代和单发滑行。飞机发动机和APU是飞机燃油消耗的主要组件。可积极推动飞机减少APU在飞机停场期间的使用,使用地面电气源设备设施为飞机供电和供气;加强机组培训,积极使用地面单发滑行,优化地面滑行程序,都可以助力减少二氧化碳的排放。目前全球主流航空公司都在积极减少APU的使用,并大力推广飞机落地后进行单发滑行,达美航空、美联航、卡塔尔航空、汉莎航空等都公开宣称已使用上述运行方式。

可持续航空燃油的使用

可持续航空燃油(SAF)是传统航空燃油的可靠替代品,其使用无须改装发动机,且可以和传统航空燃油混合使用,是业界减少碳排放首选的过渡方案。

SAF来源一般是厨余油料、有机废弃物、非粮食作物,甚至未来城市垃圾也可以作为SAF来源。当前SAF原料主要是有机垃圾和厨余油料,但在2030年左右只能满足5%~20%的航空燃油需求。其他固体废弃物和非粮食作物将作为未来主要的SAF原料,满足在2030年67%~89%的航空燃油需求。

根据欧洲预测,如果依靠SAF实现2050年航空碳中和的目标,预计SAF在欧洲的供应量需要从2030年的3兆吨增加到2050年的32兆吨,相当于到2050年有83%的航空燃油供应来自于SAF。如果这一目标能够实现,欧洲航空碳排放量预计在2030年比2018年减少72%,到2050年减少98%。同时为使SAF能够量产并且降低成本,需要制定一系列的激励机制,如碳定价、碳补贴、碳拍卖、政府拨款等,努力将SAF减排成本在2050年降至312欧元/吨,与传统化石燃油成本相当。

当前可持续航空燃油的供给不足,全球航空业SAF产量约为1亿升,仅占航空业年消耗燃料的千分之一。全球能够定期供应SAF的机场只有5个,分别是挪威奥斯陆机场、挪威卑尔根机场、澳大利亚布里斯班机场、美国洛杉矶国际机场、瑞典斯德哥尔摩阿兰达机场。不能广泛进行燃油加注也会制约SAF的推广普及。未来SAF所需的非食用农作物虽然不产生二氧化碳,但如果要满足SAF的供应需求,则需要单独的种植用地,有可能产生潜在的生态威胁。这些都是SAF进一步发展需要解决的问题。

责任编辑:实习编辑