美國(guó)成功試飛首架純氫動(dòng)力飛機(jī)

本月初，一架小型零燃料飛機(jī)在美國(guó)華盛頓州試飛。試飛員表示，改裝后的飛機(jī)能夠完全依靠氫燃料電池運(yùn)行，測(cè)試結(jié)果良好。

這架純氫動(dòng)力飛機(jī)由美國(guó)通用氫能源公司(Universal Hydrogen)生產(chǎn)，該公司總部位于洛杉磯，希望能夠引領(lǐng)美國(guó)眾航空公司的碳減排進(jìn)程。該公司表示，為小型飛機(jī)安裝一套轉(zhuǎn)換套件(包括燃料電池和電力傳動(dòng)系統(tǒng))可以助其航空客運(yùn)業(yè)務(wù)于2025年前實(shí)現(xiàn)凈零排放。

2021年9月，航空公司領(lǐng)導(dǎo)和拜登總統(tǒng)達(dá)成協(xié)議，即到2030年將飛機(jī)碳排放量減少20%，2050年之前實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可采取拜登政府所青睞的可持續(xù)航空燃料(SAF)、或是電動(dòng)飛機(jī)以及氫燃料三種解決方案。

3月2日上午8點(diǎn)45分，這架綽號(hào)為閃電麥克萊恩(Lightning McClean)的飛機(jī)從格蘭特縣國(guó)際機(jī)場(chǎng)(KMWH)起飛，15分鐘后到達(dá)3500 英尺的巡航高度。該次飛行依據(jù)為美國(guó)聯(lián)邦航空局特殊適航證書(shū)，是為期兩年的首次飛行測(cè)試，預(yù)計(jì)將在2025年達(dá)到高潮。該飛機(jī)由ATR 72支線飛機(jī)改造而成，僅保留了一個(gè)原始化石燃料渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)保障安全，其余均使用純氫動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。

本次任務(wù)由經(jīng)驗(yàn)豐富的前美國(guó)空軍試飛員兼該公司首席試飛員亞歷克斯·克羅爾(Alex Kroll)完成。他表示，在第二輪巡回測(cè)試中，他能夠完全利用氫燃料電池發(fā)電機(jī)飛行，無(wú)需依賴(lài)原始化石燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。

克羅爾表示：“改造后的飛機(jī)操控性能極好，氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)明顯低于傳統(tǒng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。”

通用氫能源公司簽訂了數(shù)十架氫動(dòng)力支線飛機(jī)的客運(yùn)訂單，其中包括美國(guó)公司Connect Airlines。該公司首席執(zhí)行官約翰·托馬斯(John Thomas)稱(chēng)，閃電麥克萊恩的飛行是“全球航空業(yè)脫碳的起點(diǎn)”。

01

航空業(yè)碳減排

氣候變化讓航空運(yùn)輸在未來(lái)幾十年內(nèi)面臨著生存危機(jī)。

總部位于華盛頓的非營(yíng)利研究機(jī)構(gòu)世界資源研究所(World Resources Institute)的數(shù)據(jù)顯示，航空業(yè)的二氧化碳排放量?jī)H為汽車(chē)和卡車(chē)的六分之一。然而，飛機(jī)的日均乘客數(shù)卻遠(yuǎn)低于汽車(chē)和卡車(chē)。

四大航空公司(美國(guó)航空公司、聯(lián)合航空公司、達(dá)美航空公司和西南航空公司)航空燃料使用量在2014年至2019年間增長(zhǎng)了15%。然而，盡管更高效、低碳的飛機(jī)已經(jīng)投產(chǎn)，2019年后乘客量均呈下降趨勢(shì)。

航空公司致力于在本世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)碳中和，某些航空公司還投資了可持續(xù)燃料，從而讓航空業(yè)在氣候變化中發(fā)揮積極作用。

02

可持續(xù)燃料 VS 電 VS 氫

可持續(xù)燃料(SAF)是由食用油、動(dòng)物脂肪、城市垃圾或其他原料制成的生物燃料。該燃料能夠與傳統(tǒng)燃料混合，為噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，且該燃料已在試飛階段甚至是定期客運(yùn)航班上投入使用。

然而，可持續(xù)燃料成本高昂，約為傳統(tǒng)航空燃料的三倍。隨著越來(lái)越多的航空公司購(gòu)買(mǎi)和使用可持續(xù)燃料，價(jià)格將進(jìn)一步上漲。支持者們正在積極推動(dòng)減稅等激勵(lì)措施，從而促進(jìn)生產(chǎn)。

決策人認(rèn)為，可持續(xù)燃料是一種能夠?qū)崿F(xiàn)碳減排的過(guò)渡性燃料，直到電動(dòng)或氫動(dòng)力飛機(jī)等更重大的突破實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上，或許這些技術(shù)在二三十年內(nèi)都無(wú)法廣泛應(yīng)用于航空飛機(jī)。

有公司正嘗試設(shè)計(jì)并制造電動(dòng)飛機(jī)，但大多都是如直升機(jī)般垂直起降的小型飛機(jī)，只能容納少數(shù)乘客。

若要生產(chǎn)出能夠搭載200名乘客的大型電動(dòng)飛機(jī)(相當(dāng)于中型標(biāo)準(zhǔn)航班)，需要更大的電池，保證更長(zhǎng)的飛行時(shí)間。按此標(biāo)準(zhǔn)，電池重量需要達(dá)到航空燃料的約40倍，才能保證充足電量。但若不改革電池技術(shù)，電動(dòng)飛機(jī)將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

此外，“氫本身是一種非常輕的燃料”，環(huán)保組織國(guó)際清潔運(yùn)輸委員會(huì)(International Council on Clean Transportation)汽車(chē)飛機(jī)脫碳研究學(xué)者丹·盧瑟福(Dan Rutherford)向美聯(lián)社表示。“但儲(chǔ)存氫需要大體積容器，油箱本身就很重。”

盡管如此，盧瑟福仍然對(duì)氫燃料持審慎樂(lè)觀態(tài)度。他的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，到2035年，氫動(dòng)力飛機(jī)將能夠飛行約2100英里。

然而，氫燃料的實(shí)施也有缺陷和阻礙。例如，需要在機(jī)場(chǎng)新建大規(guī)模且昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施，來(lái)儲(chǔ)存冷卻成液態(tài)的氫氣。