Будущее полетов в углеродном мире:9 сценариев, много экологически чистого авиационного топлива

Несколько крупные авиакомпании обязались достичь чистого нуля выбросы углерода к середине века для борьбы с изменением климата.Это амбициозная цель, которая потребует огромного увеличения производства экологически чистого авиационного топлива, но одного этого будет недостаточно. наши последние исследования шоу.

Идея о том, чтобы реактивные лайнеры работали исключительно на топливе, изготовленном из использованного кулинарного масла из ресторанов или кукурузных стеблей, может показаться футуристической, но это не так уж далеко.

Авиакомпании уже экспериментирую с использованием экологически чистого авиационного топлива, включая биотопливо, полученное из отходов сельского хозяйства, деревьев, кукурузы и использованного кулинарного масла, а также синтетическое топливо, изготовленное из улавливаемого углерода и зеленого водорода.

United Airlines, которая была используя смесь отработанного масла или отработанного жира и ископаемого топлива на некоторых рейсах из Лос-Анджелеса и Амстердама, недавно объявил о планах к 2028 году обеспечить 50 000 рейсов в год между своими хабами в Чикаго и Денвере с использованием экологически чистого авиационного топлива на основе этанола.Авиакомпания также запустил фонд в 100 миллионов долларов США в феврале21 декабря 2023 года совместно с Air Canada, Boeing, GE Aerospace, JPMorgan Chase и Honeywell будут инвестировать в стартапы по производству экологически чистого авиационного топлива для расширения отрасли.

В новом исследовании мы рассмотрели различные варианты достижения в авиации нулевых выбросов.

А итоговый результат:Замена ископаемого авиатоплива экологичным авиационным топливом будет иметь решающее значение, но отрасли все равно придется инвестировать в прямое улавливание и хранение углерода в воздухе для компенсации выбросов, которые невозможно сократить.Каждый путь имеет важные компромиссы и препятствия.

Сценарии на будущее

До пандемии, в 2019 году, на долю авиации приходилось около 3,1% общих глобальных выбросов углекислого газа в результате сжигания ископаемого топлива, а количество пассажиро-миль, пройденных каждый год, росло.Если бы авиационные выбросы были страной, это сделало бы ее шестым по величине источником выбросов после Японии.

Помимо выбросов углекислого газа, при сжигании реактивного топлива образуются сажа и водяной пар, известные как инверсионные следы. которые способствуют потеплению, и этого не избежать, перейдя на экологичное авиационное топливо.

Авиация также является одним из секторов экономики, в которых труднее всего декарбонизироваться.Разрабатываются небольшие электрические и водородные самолеты, но вероятны дальнемагистральные рейсы с большим количеством пассажиров. десятилетия спустя.

Мы разработали и проанализировали девять сценариев охватывающий диапазон прогнозируемого спроса на пассажирские и грузовые перевозки, энергоемкость и углеродоемкость авиации, чтобы изучить, как отрасль может достичь нулевых выбросов к 2050 году.

Мы обнаружили, что для того, чтобы весь сектор достиг нулевых выбросов CO₂, может потребоваться до 19,8 эксаджоулей экологически чистого авиационного топлива.При других улучшениях эффективности это значение можно снизить всего до 3 эксаджоулей.Для сравнения: 3 эксаджоуля почти эквивалентны всем биотоплива произведено в 2019 году и намного превосходит 0,005 эксаджоуля реактивное топливо на биооснове, произведено в 2019 году.Эксаджоуль – это мера энергии.

Меньше летайте и повышайте энергоэффективность самолетов, например, используя более эффективное «планирующее» приземление которые позволяют авиакомпаниям приближаться к аэропорту с двигателями, работающими практически на холостом ходу, могут помочь сократить количество необходимого топлива.Но даже в наших самых радужных сценариях – где спрос растет на 1% в год по сравнению с историческим средним показателем в 4% в год, а энергоэффективность повышается на 4% в год, а не на 1% – авиации все равно потребуется около 3 эксаджоулей экологически чистого топлива. авиационное топливо.

Почему смещения все еще необходимы

О быстром расширении производства экологически чистого авиационного топлива на основе биотоплива легче сказать, чем сделать.Для выращивания сельскохозяйственных культур, которые будут превращаться в топливо, может потребоваться до 1,2 миллиона квадратных миль (300 миллионов гектаров) выделенной земли – сегодня это примерно 19% мировых пахотных земель.

Еще одна проблема — стоимость.А Средняя мировая цена на ископаемое авиационное топливо составляет около 3 долларов США за галлон (0,80 доллара США за литр), в то время как стоимость производства реактивного топлива на биологической основе зачастую вдвое выше.Самый дешевый, ХЕФА, в котором используются жиры, масла и смазки, стоимость колеблется от 2,95 до 8,67 долларов за галлон (от 0,78 до 2,29 долларов за литр), но это зависит от наличия отработанного масла.

Биотопливо Фишера-Тропша, Стоимость бензина, получаемого в результате химической реакции, превращающей окись углерода и водород в жидкие углеводороды, колеблется от 3,79 до 8,71 доллара за галлон (от 1 до 2,30 доллара за литр).И синтетическое топливо составляют от 4,92 до 17,79 долларов за галлон (от 1,30 до 4,70 долларов за литр).

На самом деле достижение нулевых выбросов, вероятно, также будет зависеть от удаления углекислого газа.

В будущем, при таком же использовании авиаперевозками, как сегодня, потребуется выбрасывать до 3,4 гигатонны углекислого газа. захвачен с воздуха и заперт – например, закачивать под землю – чтобы авиация достигла нулевого уровня выбросов.Это может стоить триллионы долларов.

Чтобы эти компенсации были эффективными, удаление углерода также должно осуществляться в соответствии с надежные критерии приемлемости и быть фактически постоянным.Это не происходит сегодня в компенсационных программах авиакомпаний, где авиакомпании в основном покупают дешевые, непостоянные компенсационные программы, например те, которые включают проекты по сохранению и управлению лесами.

К нашим выводам применимы некоторые предостережения, которые могут еще больше увеличить потребность в компенсациях.

Наша оценка предполагает, что экологичное авиационное топливо обеспечивает нулевые выбросы углекислого газа.Однако сырье для этих видов топлива в настоящее время имеют выбросы в течение жизненного цикла, в том числе от удобрений, сельского хозяйства и транспорта.Американское общество по испытанию материалов также в настоящее время имеет максимальный предел смешивания:до 50% экологически чистые виды топлива можно смешивать с обычным авиационным топливом для авиации в США, хотя авиакомпании проводят испытания 100% купажи в Европе.

Как преодолеть последние препятствия

Чтобы удовлетворить климатические цели Мир установил, что выбросы во всех секторах должны сократиться, включая авиацию.

Хотя сокращение спроса поможет снизить зависимость от экологически чистого авиационного топлива, более вероятно, что все больше и больше людей будут летать в будущем, поскольку все больше людей станут богаче.Повышение эффективности поможет уменьшить количество энергии, необходимой для работы авиации, но не устранит ее.

Расширение экологически чистого производства авиационного топлива может снизить его затраты. Квоты, такие как те, что представлены в Программа Европейского Союза «Готов для 55» план, субсидии и налоговые льготы, как и в США.В достижении этой цели могут помочь Закон о снижении инфляции, подписанный в 2022 году, а также налог на выбросы углерода или другие цены на выбросы углерода.

Кроме того, учитывая роль, которую улавливание углерода из атмосферы будет играть в достижении нулевых выбросов, на международном уровне необходима более надежная система учета, чтобы гарантировать, что компенсации компенсируют воздействие авиации, не связанное с CO₂.Если эти препятствия будут преодолены, авиационный сектор сможет достичь нулевых выбросов к 2050 году.

Это обновляет статья первоначально опубликована фев.6 декабря 2023 года, включая объявление об инвестиционном фонде United Airlines.