1952年，英國生產的德哈維蘭彗星客機開始載客飛行。彼時，飛行仍然是有錢人的特權。

1960年，隨著更多噴氣式客機投入運營，全球民航客運量首次突破1億人次大關。

1970年，波音747開始商業(yè)運營，飛行開始走向平民階層。如今，飛行已經成為許多人出行的首選。

2019年，全球民航業(yè)年客運量達到45億人次。

與此同時，2019年全球商業(yè)航班產生了9.15億噸的CO2，而全球范圍內，人類活動產生的CO2排放量超過了430億噸。

在噴氣式客機出現后的70年里，飛機的性能和民航運行效率都有了大幅度的提升。像A380、A220、波音787、ATR-600和巴航工業(yè)E2這些新一代客機的燃油消耗已經低于每百客公里油耗3升（即3L/100PK，也就是載每1名旅客飛行100公里所耗油量）。

然而，航空業(yè)80%的碳排放來自于航程1500公里以上的航班。一方面，其他交通方式基本無法在這樣的場景下取代飛機；另一方面，飛行距離長，累計人均燃油消耗自然也高。因此，以人均排放量來計算，飛行仍然是增幅最大、增速最高的一種交通模式。若放任不管，到2050年，民航飛機的排放量可能達到疫情前的3倍。

全球變暖的危害已是全球公認，控制和降低碳排放迫在眉睫。

航空業(yè)也一直在節(jié)能減排方面努力著。在國際民航組織(ICAO)提出的國際航空碳抵消和減排計劃(CORSIA)后，國際航協(xié)(IATA)也通過了全球航空運輸業(yè)于2050年實現凈零碳排放的決議。

所謂凈零碳排放(Net-zero Carbon Emission)，也就是碳中和，指的是通過使用低碳能源、植樹造林等方式，抵消人類活動直接或間接產生的二氧化碳，實現正負抵消，達到相對的零排放。

這么解釋，聽起來也許像是數字游戲。但實際上，按照2050年全球客運量達到100億人次的需求計算，這一目標意味著在2050年，全球航空運輸業(yè)必須減少至少18億噸的碳排放。

按照這一目標，從現在到2050年期間，全行業(yè)將累計減少212億噸的碳排放。

要實現這一宏大的目標，必須單刀直入，解決問題。眾所周知，飛機的碳排放主要來自化石燃料的使用。如果能夠開發(fā)采用低碳甚至零碳能源，那么就能大幅降低航空業(yè)碳排放。

實際上，從制造商到供應商，早已開始這方面的探索，并取得了一定成果。傳統(tǒng)制造商也開始發(fā)布「新能源」概念機。

巴航工業(yè)的4款Energia概念機

像是巴航工業(yè)在2021年11月發(fā)布的Energia系列概念機，就根據不同的航程、載客量匹配了不同的能源方案，包括混電、氫燃料電池、純電、純氫噴氣動力。

今天就來講講，航空業(yè)的 "新能源"！

1 地溝油上天

Sustainable Aviation Fuel

可持續(xù)航空燃料（Sustainable Aviation Fuel, 簡稱SAF）是目前走在最前頭的一種替代燃料。SAF實際上是可以用來驅動飛機引擎的各種生物燃料的統(tǒng)稱。

不知道大家還有沒有印象，早些年，曾經有不少「地溝油上天」的新聞報道。那就是SAF的其中一條技術路線。實際上，除了廢棄食用油提煉以外，酒精、動物油脂、植物油脂、農林殘留物等都能提煉成為航空燃料。根據不同的原料和技術手段，SAF也分出了不同的技術路線。

目前，走在最前頭、最接近大規(guī)模商用的是HEFA，全稱Hydroprocessed Esters and Fatty Acids，氫化酯及脂肪酸，又稱Hydrotreated Vegetable Oil 加氫處理植物油 HVO。這種生物燃料的優(yōu)點在于化學性質上等同化石燃料，理論上可以完全取代航空煤油在現有引擎上直接使用。換句話說，就是理論上現有的飛機引擎都可以直接100%使用這款生物燃料。

HEFA可以通過動物脂肪與油菜籽、大豆、玉米或妥爾油（又稱紙漿浮油，造紙過程的副產品）這些原料共同提煉制成。這也意味著，HEFA的原料大部分來自人類活動產生的廢料，像是屠宰場廢料、地溝油、煉紙廠副產品等，從源頭就減少了廢棄和碳排放。

以瑞典一家廠商為例，他們生產的HEFA所用的原材料如下：35%宰場廢料，23%廢棄食用油，22%紙漿浮油，15%棕櫚油和5%的動物脂肪。而他們混入50%HEFA的柴油可以減少46%的CO2排放，相當于HEFA燃燒所產生的CO2只有傳統(tǒng)柴油的4%。

在理想狀況下，從生產到燃燒的完整周期，SAF可以減少高達80%的碳排放。是的，你沒看錯，這里說的是全周期。這其實和現在開新能源車一樣，即便你的車在行駛途中不產生排放，但是如果使用的電來自煤炭等能源，那么實際上你的碳足跡并不是真正為0。這也是近年來，節(jié)能減排中一個非常重要的概念：全周期的碳減排，才能真正意義上的碳減排。

當然，作為一種新型替代燃料，監(jiān)管部門和制造商都需要更多的數據來驗證這款燃油在航空業(yè)使用的安全性、穩(wěn)定性和長遠影響后才能放寬使用限制。一些問題也必須假以時日才能取得答案，比如說是否會對引擎和油路造成腐蝕？因此，目前HEFA在商用領域都是與傳統(tǒng)航空煤油以50%的配比上限使用。此外，正如所有SAF現階段面臨的問題一樣，HEFA的缺點同樣是生產成本較高，必須達到較大的生產規(guī)模才具備經濟性。原料短缺也是制約SAF未來發(fā)展的一大要素，科學家們正在積極發(fā)掘更多可以用于生產SAF的原材料。

除了SAF這些已經成為現實的替代燃料以外，航空業(yè)也在積極探索其他綠色能源的應用。比如說混合動力、純電和液氫。

2012年，一架巴西蔚藍航空的E195使用甘蔗制成的生物燃料進行演示

2 量身定做

Tailor Made

相信大家也都知道，飛機要更高效率地飛在天上，就必須「斤斤計較」，盡可能地減少重量，也要降低風阻。因此，所選的能源的能量密度就成了關鍵。所謂能量密度，也就是單位一定的空間或質量物質中儲存能量的大小。

以上文提到的巴航工業(yè)Energia系列概念機為例，你會發(fā)現，他們在載客量最小、航程最短的飛機上采用了純電，再通過混合動力的方案提升了9座飛機的航程，為19座飛機選擇了氫燃料電池，在35-50座的支線客機上則是選擇液氫/SAF能源。載客量與所選能源的能量密度成正比。

這4款機型的型號，根據載客量和能源選項，型號分別是：E9-HE（9座，油電混合），E9-FE（9座，純電驅動），E19-H2FC（19座，氫燃料電池），E50-H2GT（50座，液氫/SAF）。除了油電混合的E9-HE以外，其他三款機型都可以做到100%零碳排放。

巴航工業(yè)也務實地按照目前的技術發(fā)展趨勢給出了每款機型預計面世的時間線：

單純從能量密度的角度來看，液氫確實是最適合的清潔能源。而且液氫燃燒后的產物就是水，沒有任何溫室氣體和有毒氣體產生。那么，這個看似完美的選項為什么卻要等到2040年才出現呢？

這就涉及到液氫的運輸和儲存了。眾所周知，H2一般以氣體形式存在。在標準大氣壓下，需要達到-252.7攝氏度才能變?yōu)橐后w。儲存液氫也就需要低溫、高壓。然而，為了保證低溫、高壓條件，不僅對儲罐材質有要求，而且需要有配套的嚴格的絕熱方案與冷卻設備。以現有技術儲存液氫，光保溫就要消耗30%左右的質量能量。這樣的能量消耗，對于飛機而言顯然并不經濟。

液氫儲存罐

好消息是，科技總是在進步的。巴航工業(yè)也認識到了這當中面臨的問題，才規(guī)劃了上邊看到的技術路線。

油電混合和純電技術目前在汽車行業(yè)已經得到成熟運用，轉移到航空領域，最大的問題是電池能量密度，其次是安全性。對此，巴航工業(yè)也表示，裝在飛機上的電池將是「高密度電池」。相信提高電池能量密度，會是他們一個主力研究的方向。實際上，巴航工業(yè)已經制造出一架純電的農用飛機進行試飛。和汽車一樣，飛機也會沿著混動—>純電—>燃料電池的發(fā)展路線走下去。

值得一提的是，不管哪種替代能源，在未來相當長一段時間內都無法全面取代傳統(tǒng)燃料或者SAF。針對這個事情，筆者還專門請教過工程師出身的巴航工業(yè)大中華區(qū)商用飛機高級市場經理謝威先生。他表示，巴航工業(yè)Energia系列的四款機型是分別針對不同的飛行任務和市場需求而設計的，并不意味著SAF、混動是液氫、純電的過渡產品。巴航工業(yè)的策略是將使用場景與性能相匹配，設計研發(fā)更加細分的機型。以筆者的理解，就是「量身定做」，拒絕浪費。

電池能量密度低，目前看更適合小飛機,這個說法和行業(yè)的規(guī)劃也是契合的。從IATA給出的設想我們也可以看到，所謂的碳抵消實際上只占18億噸減排中的8%。近80%的碳減排來自替代燃料和新能源技術的應用。其中，65%來自可持續(xù)航空燃料(SAF)，也就是生物燃料的推廣使用，13%來自純電和氫這些新能源的應用。

3 為了更美好的未來

For a Better Future

在這個資本運作的年代，新能源就像一塊美味誘人的大蛋糕，吸引了無數人。然而，航空是極具挑戰(zhàn)性的行業(yè)。近年eVTOL行業(yè)雷聲大、雨點小的表現也證明了，做PPT容易，飛起來很難。在SAF已經逐漸成熟的時候，毅然決定探索其他綠色能源，哪怕對于一家成熟的制造商而言，都是一件極其冒險的事情。

eVTOL機型層出不窮，走向商用的還不多,巴航工業(yè)在全力研發(fā)EVE eVTOL之后又提出了Energia系列概念機，當然不是僅憑胸口貼著一個"勇"字。

巴航工業(yè)商用航空總裁兼首席執(zhí)行官阿爾然·梅耶爾(Arjan Meijer)坦言：『很多初創(chuàng)公司都試圖讓他們的（概念飛機）飛起來，但是為一款新機型取證需要很多歷練。我不太相信他們所提出的性能目標和激進的時間表。而比巴航工業(yè)大的制造商很難控制成本。巴航工業(yè)有50余年的輕型飛機和支線飛機制造和取證經驗，而且公司架構更加簡單靈活，控制成本上也更有競爭力』。

筆者也曾經問過巴航工業(yè)大中華區(qū)總裁及商用飛機副總裁郭青先生：這很可能是一件吃力不討好的事兒，為什么巴航工業(yè)要去做這個事情？

他的回答是：我們都只有這么一個家園，總要有人去把這件事情做了。

這樣的精神在巴航工業(yè)是一個共識。

巴航工業(yè)商用航空副總裁羅德里格·席爾瓦(Rodrigo Silva e Souza)在去年的聯(lián)合國COP26氣候變化大會上就這樣說道：『擺在航空業(yè)面前的只有一條路，那就是可持續(xù)發(fā)展的道路』。

確實，只有確保我們的明天更美好，今天的奮斗才會有意義。環(huán)保，已經吹響了下一個時代的序曲，讓我們拭目以待更加美好的未來。

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