据英国航空航天技术研究所网站2022年3月17日刊文,随着英国为期12个月的FlyZero研究项目顺利结束,英国航空航天技术研究所(ATI)发布了《英国航空零碳排放愿景》报告,构思了液态氢动力新一代商业飞机愿景。
FlyZero研究项目旨在研究零碳排放飞机的可行性。项目研究结论认为,通过研发可持续航空燃料(SAF)和绿色液态氢技术,商业航空领域可在2050年实现净零排放。
为了确保新的氢动力飞机的市场份额,英国相关产业必须在2025年前完成相关技术演示。该计划节点对于新的零碳排放飞机2035年之前投入使用和实现2050年的净零排放目标至关重要。
在ATI牵头和英国政府的支持下,FlyZero项目研究结论指出,绿色液态氢是零碳排放飞行的最佳燃料。该燃料可为280座中型客机提供动力,可实现从伦敦直飞旧金山,或经停一站实现伦敦飞奥克兰。
研究分析指出,2035年引进中型氢动力飞机,2037年引进窄体飞机,是减少碳排放和实现氢动力飞机市场化的最佳时间点。如果2050年能有50%商用飞机采用氢动力,那么航空碳排放将减少4千兆吨(Gt),相当于之前4年全球航空碳排放的总量,到2060年商业航空碳排放将减少14千兆吨。
英国可利用几十年来在航空航天领域方面的创新知识,与全球航空设备制造商、政府和监管机构合作,推动新一代液氢动力飞机技术装备发展。未来三年,英国必须着力提升在液态氢领域的技术储备和能力建设,加大在绿色能源、监管和基础设施方面的投资。这些都是零碳排放飞行成为现实的基础,也是英国构建世界领先航空航天领先优势的重大机遇。
报告预计,到2050年,英国在民用航空航天领域的市场份额将从现在的12%增加到19%,该领域经济总附加值将从110亿英镑增加到360亿英镑,航空航天领域从业岗位数量将从11.6万个增加到15.4万个;同时,零碳航空将有效实现企业、文化、家庭、国家层面的优化/紧密联接。
报告还总结了FlyZero项目在一系列关键领域取得的探索性成果:
1)技术领域
要实现零碳飞行,需要在六项技术方面取得革命性技术突破,即氢燃料系统和油箱、氢气涡轮机、氢燃料电池、电推进系统、空气动力结构和热管理。英国在部分技术领域具有相当的专业知识和能力储备,但在液态氢燃料技术方面几乎没有能力优势。
2)碳排放
如果2050年50%的商业飞机使用氢动力,全球航空业的累计二氧化碳排放量可减少4千兆吨(Gt),到2060年可减少14千兆吨。
3)非二氧化碳排放
燃气轮机燃烧氢气不会排放二氧化碳或二氧化硫,但氢动力飞机的水排放比化石燃料动力飞机高2.5倍以上。大部分颗粒物排放能够消除。据初步统计,氮氧化物排放将减少50-70%。
4)可持续性
开发新一代飞机可实现可持续设计和制造,并进一步改善材料的再利用。
5)经济性
从本世纪三十年代中期开始,液态氢有望比广泛使用的可持续航空燃料(SAF)更便宜。由此将引发氢动力飞机平台市场规模的变革,即实现航空零碳飞行的最佳途径是加速引进类似FlyZero的中型商用飞机。该类型飞机只需停靠一次就能到达世界任何地方。与先开发/部署的氢动力窄体客机相比,中型客机的商业风险较低,国际枢纽机场发展部署相关基础设施的实现途径也更高效。
6)基础设施和运营
生产/填充飞机平台所需的氢气需要具备出色的可再生能源能力。将氢气运送至机场需要输送管道或液态氢罐车,为飞机加填液态氢燃料需要大直径管道和更高的自动化水平,以确保氢动力飞机能与其他飞机一起安全有效运营。
7)研究
英国需要一个氢研究和开发机构(人/财/物平台),并实现向学术界、航空航天、汽车、海洋、空间和能源等一系列行业领域开放。
8)气候科学研究
开展氢气涡轮机排放气候影响研究(建模和测试等),为氢动力技术发展奠定基础。
FlyZero项目形成的研究报告涵盖了零碳排放商用飞机技术挑战、制造需求、操作要求、市场机会和可持续性认证等相关内容。ATI后续会将该项目的结论纳入即将推出的技术和投资组合战略,探索零碳排放飞行概念下的英国的发展机遇。