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发展全球生态系统以支持氢动力飞行(空客转载)
飞友一只2024/09/26 飞友专栏 IP:浙江

Airbus的目标是到2035年氢动力飞机投入使用。虽然实现这一目标所需的工程进展正在顺利进行,但发展的第二个也是同样关键的一半必须同步推进:创建全球氢生态系统。

氢的论点

氢气是我们工业过程脱碳最有前景的能源之一。它在使用时几乎不产生二氧化碳排放,当由可再生能源(称为绿色氢)制成时,其碳足迹几乎为零。

随着大规模生产加速以满足全球许多不同行业、应用和用途日益增长的脱碳需求,预计绿色氢的成本将大幅下降。国际能源署(IEA)、国际可再生能源署(IRENA)和麦肯锡的独立预测预测,跨行业扩大规模将显著降低成本。

事实上,可再生氢可能是未来几十年许多行业脱碳的关键因素。但它在帮助航空业实现到2050年实现二氧化碳净零排放的目标方面发挥着特别重要的作用。例如,氢气的单位质量比能量是传统喷气燃料的三倍,使其成为比电池更有效的脱碳能源。

空中客车公司公布了四种不同的氢动力飞机概念,并宣布了到2035年使其中一种投入使用的目标。但是,尽管开拓氢动力飞行技术显然是主要目标,但确保机场氢气的供应和分配对该计划的成功同样重要。如果附近没有可用的氢气供应来为氢动力飞机供电,那么氢动力飞机有什么用呢?

机场网络的氢气中心

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空中客车公司的Hygrogen机场枢纽

考虑到这一点,空中客车公司成立了机场氢枢纽网络,这是一项合作倡议,该公司正在与航空公司、机场、行业合作伙伴、能源供应商和技术专家联手,以回答一些主要问题:在机场运营氢动力飞机将对基础设施产生什么影响?可再生能源生产的氢气将从哪里来?它将如何在该地区内分布?

为了确定答案,空客及其合作伙伴正在研究氢动力航空在全球机场发展脱碳设施、地面运营和运输生态系统方面的可行性。这种360度方法超越了机场,考虑了其他重要因素,如绿色氢气的生产地点和方式、氢气供应和储存的成本和物流,以及可能需要什么样的长距离管道和分销网络端到端氢气供应链的演练

图卢兹-布拉尼亚克机场的氢气站为一辆空客巴士加油

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要解决的第一个挑战是生产氢气。绿色或可再生氢气是通过由可再生或低碳电力驱动的水电解制成的。这是碳足迹最低的生产方法,也是实现航空脱碳目标必须使用的方法。可再生氢气首先以气态形式生产,然后根据需要液化。这些步骤可以在同一设施或单独的设施中完成。

氢气一旦产生,就需要运输。考虑到运营和成本效益,对向这些机场供应液氢的几种方案进行了评估。对于较低的需求,氢气已经可以通过卡车甚至轮船以液体形式运输(油轮原型正在开发中)。对于高水平的氢气需求,一种经济的解决方案是利用和重新利用现有的欧洲和美国管道网络,这些网络可以在生产中心和机场之间的长距离上有效地输送大量气态氢气。液化过程将在机场或机场附近进行。现有的天然气管道可以在不需要进行重大改造的情况下运输氢气,欧洲和北美都有雄心勃勃的计划来建立新的氢气管道网络。

氢气到达机场后,将储存在高度绝缘的圆柱形“子弹”罐中。现阶段所需的额外基础设施包括卡车的装卸码头,以及用于排出多余蒸发物的排气杆。液态氢不仅将用于为氢飞机提供动力,还将用于地面运输和机场车辆。

不断发展的网络产生了关键成果

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ZEROe合作伙伴关系图

空中客车氢气网络目前拥有约215个机场以及众多能源供应商和航空公司作为合作伙伴。虽然正在招募新的合作伙伴定期加入——仅在2024年7月,就启动了两个氢气中心,一个在西班牙,另一个在英国盖特威克机场——但首批合作伙伴已经取得了初步成果,为如何最好地为ZEROe在2035年投入使用做好准备提供了具体的学习和指导。

例如,已经确定,使用远程氢气生产和液化,通过卡车运送机场供应,运营一架100座氢动力飞机是可行的。这种供应模式最容易实施,也最容易扩展。相比之下,支持200座氢动力飞机最终将需要机场的大规模氢气基础设施,以及靠近高压电力线或氢气管道。

价格也是一个关键因素。虽然氢气已经在机场部署用于非航空用途(如现场地面运输),但仍需要大力支持相关举措和激励措施,以使可再生氢气生产和运输在经济上具有竞争力。空中客车公司及其合作伙伴目前进行的价格研究表明,氢气价格因氢气生产中心的位置和可用性而异。

最后,航空公司本身也是重要的合作伙伴。它们具有召集力,充当网络催化剂。当然,航空公司都有到2050年实现净零排放的雄心壮志。这使他们成为包括氢动力飞机在内的所有脱碳杠杆的关键支持者。

展望未来

从现在到2035年,要支持氢动力飞行和相应的地面基础设施,还有很多工作要做。但这个项目上越来越多的合作伙伴表明,这不是一个孤立的梦想,而是一个共同的梦想。随着社会转向更可持续的能源来实现雄心勃勃的气候目标,可再生氢的好处怎么强调都不为过。我们期待着在未来几年欢迎新的地区和合作伙伴加入机场氢中心倡议,所有人都在为一个目标而共同努力:使行业脱碳,看到ZEROe起飞!

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来自:航空航天 / 航空技术特殊话题:时事时政
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