Транспорт
Будущее полетов
Электрическая авиация - это решение? Что нас ждет
Авиация связывает мир, но самолёты всё ещё работают на ископаемом авиатопливе, выбрасывая CO2, оставляя инверсионные следы и производя другие выбросы, вызывающие потепление климата. Можно ли сделать полёты чище, не отказываясь от дальних путешествий? Электросамолёты, устойчивое авиационное топливо, синтетическое электротопливо, зелёный водород и более продуманный дизайн самолётов - всё это часть гонки за полёты с нулевыми выбросами углерода.
(Иллюстрированное руководство скоро появится)
1,8общий
Как оценивается это решение
- Влияние3 / 5Авиация даёт небольшую долю выбросов, но сократить их сложнее всего.
- Скорость2 / 5Эффективность помогает уже сейчас, но на чистое топливо и новые авиапарки уйдут десятилетия.
- Стоимость1 / 5Устойчивое авиационное топливо стоит намного дороже обычного керосина.
- Зрелость1 / 5Экономичные самолёты уже есть, но до чистого топлива и электрических самолётов ещё далеко.
- Природа2 / 5Сырьё для SAF конкурирует за землю, а инверсионные следы усиливают потепление.
Викторина
Вопрос 1 из 10
За какую примерно долю глобального потепления отвечает авиация?
Счёт 0 / 10
Текст
Люди всегда мечтали летать, и хотя попыток было много, природа обычно предлагала свои законы гравитации [1-4]. Но наконец, благодаря смеси упрямства и тревожного пренебрежения личной безопасностью, братья Орвилл и Уилбур Райт разгадали секрет в 1903 году [5].
К сожалению, бросать вызов природе приходится не бесплатно…
Загрязнение от самолётов отвечает примерно за 4 % глобального потепления [6,7,8].
Ясно, что нужны решения.
Сегодня большинство самолётов сжигает ископаемое топливо под названием керосин [9,10]. Проблема в том, что при сжигании всего этого керосина каждый год выделяется около миллиарда тонн CO2 [11-14], а ещё оксиды азота и другие загрязнители, которые могут быть для климата даже хуже CO2, особенно на большой высоте [10,12,15,16].
Возьмём, например, сажу и водяной пар. Вместе они образуют инверсионные следы (те тонкие полосы за самолётами). В некоторых условиях они тоже могут удерживать тепло [17,18].
Так что, хотя CO2 от полётов составляет меньше 2 % глобального потепления, общий эффект от всех выбросов авиации - около 4 % [6,7,8]. А поскольку к 2050 году число авиаперелётов должно удвоиться, проблема быстро растёт [19,20,21].
Так что же делать?
Ну, переход к более чистому небу двигают вперёд несколько технологий.
Идя по стопам братьев Райт, инженеры делают самолёты более обтекаемыми, лёгкими и эффективными [22]. Например, большинство современных самолётов уже использует изогнутые законцовки крыла, чтобы снизить сопротивление и сэкономить до 5 % топлива [23,24,25].
Но зачем останавливаться на этом? Конфигурации крыла в форме коробки могут сократить расход топлива максимум на 22 % и планируются к появлению в 2030-х [26-30], а конструкции со смешанным крылом могут снизить расход топлива на целых 30 % и выйти в эксплуатацию в течение десятилетия [31-35].
И это только внешняя часть самолёта…
Заменяя старые двигатели на новейшие модели, авиакомпании сокращают выбросы на 15-25 % [11,22,36,37]. Многие авиастроительные компании теперь используют лёгкие углеродные композиты [11,37-40] и детали, напечатанные на 3D-принтере, - от двигателей до корпуса, чтобы сделать самолёты легче, чем когда-либо [41-48].
И облегчить можно не только корпус самолёта: благодаря более грамотному планированию и логистике маршруты можно сделать эффективнее и сократить выбросы на 10 %, даже не меняя конструкцию [49-53]. Результат? Меньше сожжённого топлива и меньше выбросов в небе.
Но зачем вообще летать?
Развитие высокоскоростных поездов делает дальние поездки чище, дешевле и комфортнее, чем когда-либо [54,55,56]. Более того, на расстояниях до 800 км высокоскоростной поезд даже быстрее самолёта! [57-60] По оценкам, в Европе высокоскоростные поезда могли бы заменить 20 % ближнемагистральных рейсов [57,61,62,63].
Ещё одно простое решение - сократить спрос, перейдя в цифровой формат. Пандемия COVID-19 показала, что видеоконференции, удалённая работа и виртуальное сотрудничество могут связывать людей и компании вообще без перелётов [64,65,66].
Когда лететь необходимо, многие авиакомпании используют схемы углеродной компенсации, чтобы компенсировать выбросы углерода [67,68,69]: высаживая деревья, применяя прямое улавливание углекислого газа из воздуха (DAC) или финансируя возобновляемые источники энергии.
Проблема в том, что экологический эффект всех этих компенсаций был крошечным по сравнению с воздействием полётов:
- Деревьям нужны десятилетия, чтобы вырасти.
- Прямое улавливание CO2 из воздуха выглядит многообещающе, но пока стоит дорого и работает в слишком малом масштабе, чтобы что-то изменить.
- Финансирование возобновляемых источников энергии никак не решает проблему выбросов авиации напрямую [69-73].
Так что, чтобы по-настоящему очистить небо, самолётам нужен новый источник энергии!
Кажется очевидным взять пример с автомобилей и заменить топливо батареями, но современные батареи могут весить до 50 раз больше реактивного топлива при той же отдаче энергии! Так что полноразмерному электрическому пассажирскому самолёту было бы трудно даже оторваться от взлётной полосы, не то что пересечь Атлантику [74-79].
Вместо этого электрическая тяга лучше всего подойдёт для небольших самолётов и коротких маршрутов [80]. Более того, первые экспериментальные электрические самолёты уже летают в США, Великобритании и Китае [81-85]. Батареи также можно сочетать с обычными двигателями в экспериментальных гибридных системах [77,79]. Возможно, когда-нибудь такие самолёты смогут летать на расстояния более 1 000 километров [86,87,88].
А поскольку батареи становятся дешевле и мощнее, полностью электрические коммерческие пассажирские самолёты должны начать летать на коротких маршрутах менее 500 км в течение десятилетия [89-93].
К сожалению, на средние и дальние рейсы приходится большая часть выбросов авиации. Вероятно, они не смогут перейти на электричество как минимум до 2090 года, так что людям всё ещё нужны другие решения [14,74,75,94].
На сцену выходит устойчивое авиационное топливо, или SAF. Эти углеродно-нейтральные виды топлива работают в современных двигателях без серьёзных доработок [95-98].
Так в чём подвох?
Ну, самые распространённые виды - биотопливо. Его можно производить из растений, но выращивание этих растений неустойчивым способом может занимать сельскохозяйственные земли [99,100,101].
Сегодня на эти виды топлива приходится меньше 1 % авиационного топлива [102-105], так что наращивание производства может означать выбор между едой и топливом. При плохом подходе это может даже привести к вырубке лесов, высвобождению углерода и полностью свести на нет смысл использования этого топлива! [10,106,107,108]
Вводятся меры защиты, чтобы снизить влияние на производство еды [109-114], но куда более перспективный вариант - использовать устойчивое непищевое сырьё, например морские водоросли, микроводоросли или даже использованное растительное масло [11,115,116].
Более того, европейские авиакомпании уже переходят на SAF из переработанных жиров и кулинарных масел. Вместе они составляют около 55 % запланированных поставок устойчивого топлива [117,118]. А биотопливо из микроводорослей получило крупные инвестиции в США и успешно прошло испытания в Японии [119,120,121].
Ещё один вариант - зелёный водород. Зелёный водород получают, используя возобновляемое электричество для отделения водорода от воды, и это чудо-топливо с чистым сгоранием, после которого остаётся только водяной пар [122,123]. Он не только полностью устраняет CO2, но и может сократить вредные оксиды азота примерно на 86 % [124].
Так в чём минусы?
Ну, даже водород создаёт инверсионные следы, те полосатые облака, которые, к сожалению, могут удерживать тепло [124]. Его также довольно сложно хранить и перевозить - нужны резервуары высокого давления или хранилища с переохлаждённой жидкостью [122,125,126].
И всё же авиастроительные компании наперегонки разрабатывают водородные самолёты будущего, а объём возобновляемого электричества, нужного для производства водорода, быстро растёт [127-130]. Если всё пойдёт по плану, водородные самолёты могут появиться уже в 2035 году [131-134].
Но ждать всё равно долго. Можно ли использовать зелёный водород уже сейчас, в существующих самолётах?
Да! Зелёный водород можно соединить с уловленным из воздуха углеродом (в соотношении 3 к 1), чтобы получить синтетическое устойчивое авиационное топливо, известное как Power-to-Liquid или e-SAF [135-139]. Его можно использовать в современных самолётах без доработок [94,140-143]. Оно уже используется в испытательных полётах, и его применение может заметно расшириться в следующем десятилетии [140-147].
По оценкам, к 2050 году e-SAF составит более 50 % всего устойчивого авиационного топлива, помогая сдерживать выбросы, пока настоящие водородные самолёты не взлетят по-настоящему! [148]
Полёты с нулевыми выбросами углерода - важная и неизбежная часть перехода на зелёную энергию. Это может занять время, но людям понадобилось всего 44 года, чтобы перейти от первого моторного полёта к преодолению скорости звука, так что они вполне способны справиться с этой задачей! [149,150,151]
International Air Transport Association и UN’s International Civil Aviation Organization обе нацелены на нулевые нетто-выбросы к 2050 году, так что гонка началась! [152-155]
Авиакомпании мира делают шаги к лучшей топливной эффективности: производство устойчивого топлива и зелёного водорода наращивается, а батареи следующего поколения быстро развиваются [156-160]. Так что с ускорением технологий, растущим импульсом и политической основой для поддержки всего этого полёты с нулевыми выбросами углерода станут следующей вехой в долгой истории инноваций.
Вопрос уже не в том, случится ли это… вопрос лишь в том, когда!
Экспертные консультанты
3
Хотим поблагодарить
Haldane Dodd
Группа действий по воздушному транспорту
Исполнительный директор
Dr. Maximilian Held
Фонд H2Global
Операционный директор
Dr. Candelaria Bergero
Университет Висконсин-Мэдисон
Центр устойчивого развития и глобальной окружающей среды
Другие видео
Ссылки: 22
Эти ресурсы не связаны с нами. Все ссылки здесь ведут на материалы на английском.
Обзор
Проектирование самолётов
Электросамолёты
Устойчивое авиационное топливо (SAF)
Что такое устойчивое авиационное топливо?Airbus
Как производят устойчивое авиационное топливо?Airbus
Как Испания прокладывает путь использованию растительного масла в качестве топлива для самолётовDW News
Может ли устойчивое авиационное топливо сделать полёты чище?Financial Times
Почему батареи НИКОГДА не заменят реактивное топливоTwo Bit da Vinci
Как реактивное топливо делают из мусораWSJ
Водород и электротопливо (Power-to-Liquid)
Почему самолёты на водороде обойдут электрические самолётыCNBC
Почему самолёты на водороде могут стать неизбежностьюBloomberg Originals
Водород: топливо, которое может дать энергию твоему следующему полётуWSJ
Что такое Power-to-Liquid? Простое и короткое объяснение технологииAS-Schneider Group
Как производятся электротоплива?eFUEL-TODAY
Дополнительные материалы
Ссылки: 33
Эти ресурсы не связаны с нами. Все ссылки здесь ведут на материалы на английском.
Обзор
- Авиация - MIT Climate Portal
- Авиация: польза без границ 2020 - Air Transport Action Group
- Углеродные выбросы авиации - Aviation Environment Federation
- Нулевые нетто-выбросы к 2050 году: новые авиационные технологии - IATA
- Какую долю мировых выбросов CO₂ даёт авиация? - Our World in Data
- Выбросы не-CO2 и инверсионные следы: объясняем - Airbus
История
- 10 неудачных попыток личных полётов - HowStuffWorks
- Братья Райт | Биография, изобретения, родной город, самолёт и факты - Britannica
Решения — Повышение эффективности
- Винглеты экономят миллиарды долларов на топливе - NASA Spinoff
- Конструкция крыла-«коробки» для более эффективных самолётов | Проект PARSIFAL | Краткие результаты | H2020 | CORDIS - European Commission
- Представьте путешествие на этом самолёте с интегрированным крылом - Airbus
- Пункт назначения - зелёный: следующая глава - экологический отчёт за 2019 год - ICAO (see pages 116-121)
- Самолёты будущего: обзор композитов из углеродного волокна - BIS Research
- Самолёты, ракеты и спутники: 3 применения 3D-печати в аэрокосмической отрасли - Keypoint Intelligence
Решения — Цифровизация и железные дороги
- Системы высокоскоростных железных дорог - The Geography of Transport Systems
- Насколько быстры поездки на поезде между городами ЕС и быстрее ли поезд самолёта? - European Commission
- Выбор между деловыми поездками и видеоконференциями после COVID-19 - выводы эксперимента по выбору среди часто путешествующих - Tourism Management
Решения — Компенсация углерода
- Компенсация углеродных выбросов в авиации - рекомендации для добровольных программ - IATA
- Может ли авиация компенсировать выбросы углерода? - Aviation: Benefits Beyond Borders
Решения — Электрические и гибридные самолёты
- Электрическая авиация: обзор концепций и ключевых технологий - Transportation Engineering
- Насколько мы близки к электрическим самолётам? - Air Charter Service
- Гибридные самолёты могут помочь авиационной отрасли сократить выбросы - World Economic Forum
- Анализ характеристик региональных электрических самолётов - ICCT
- Что вероятнее: электрические самолёты или самолёты на водороде? - MIT Climate Portal
Решения — Устойчивое авиационное топливо
- Устойчивое авиационное топливо (SAF) - IATA
- Центр данных об альтернативном топливе: устойчивое авиационное топливо - US Department of Energy
- Устойчивое авиационное топливо - Aviation: Benefits Beyond Borders
- Устойчивые авиационные топлива - European Parliamentary Research Service
- Экологичное авиационное топливо (SAF) по всему миру - T&E
Решения — Водород и электротопливо (Power-to-Liquid)
- Экологичная водородная энергетика в авиации - обзор исследований - International Journal of Hydrogen Energy
- Зелёный водород: руководство по разработке политики - IRENA
- Самолёты на водороде: основные принципы, ключевые технологии и влияние на окружающую среду - Progress in Aerospace Sciences
- Power-to-Liquids: объяснение - Airbus
Источники
Ссылки: 170
Все ссылки здесь ведут на материалы на английском.
- [1] 10 неудачных попыток личных полётов | HowStuffWorks (ссылки см. в статье)
- [2] Изобретение воздушного винта Леонардо да Винчи | Leonardo Da Vinci Inventions
- [3] Изобретение летательного аппарата Леонардо да Винчи | Leonardo Da Vinci Inventions
- [4] Первые полёты | Saudi Aramco World | Internet Archive
- [5] Братья Райт | биография, изобретения, родной город, самолёт и факты | Britannica
- [6] Какая доля мировых выбросов CO₂ приходится на авиацию? | Our World in Data (ссылки на [7,8]) (см. Примечания*)
- [7] Количественная оценка вклада авиации в глобальное потепление | Environmental Research Letters (см. Примечания*)
- [8] Вклад мировой авиации в антропогенное воздействие на климат с 2000 по 2018 год | Atmospheric Environment (см. Примечания*)
- [9] Реактивное топливо JP4 и JP7 - химическая и физическая информация | Agency for Toxic Substances and Disease Registry
- [10] Изменение климата | Aviation Environment Federation
- [11] Aviation: Benefits Beyond Borders 2020 | Air Transport Action Group (см. Примечания*)
- [12] Использование углеродных кредитов для авиаперелётов | Carbon Offset Guide
- [13] Авиация | IEA
- [14] Making Net Zero Aviation Possible | Energy Transitions Commission
- [15] Исследование о согревающих планету инверсионных следах «вставляет палки в колёса» авиационной отрасли | Imperial College London (статья о Различия в эксплуатации приводят к тому, что спутники дольше фиксируют инверсионные следы от более экономичных самолётов | Environmental Research Letters)
- [16] Текущее состояние научных знаний о не-CO2 воздействии авиации на климат | Department for Transport
- [17] Объяснение: как сократить выбросы авиации, не связанные с CO2 | Carbon Brief (см. Примечания*)
- [18] Действия по защите климата: борьба с инверсионными следами | ATAG (см. Примечания*)
- [19] Прогнозируемый рост авиаперевозок противоречит климатическим целям, говорится в исследовании | Reuters (пресс-релиз о [20])
- [20] Планы авиационной отрасли по росту «несовместимы» с климатическими целями Европы | T&E
- [21] Прогноз развития пассажиропотока воздушного транспорта | IATA (график взят из [154])
- [22] Нулевые нетто-выбросы к 2050 году: новые технологии самолётов | IATA (см. Примечания*)
- [23] Винглеты экономят миллиарды долларов на топливе | NASA Spinoff
- [24] Почему у современных самолётов есть винглеты | CNN
- [25] Как работают винглеты | MTU AEROREPORT
- [26] Конструкция коробчатого крыла для более эффективных самолётов | PARSIFAL Project | CORDIS | European Commission
- [27] Инновационный самолёт с коробчатым крылом: выбросы и изменение климата | Sustainability
- [28] Изучение концепции самолёта с коробчатым крылом с помощью высокоточной оптимизации аэродинамической формы | ICAS
- [29] Основы коробчатого крыла - взгляд на проектирование самолётов | DGLR
- [30] Обзор аэродинамики и характеристик самолётов с коробчатым крылом | SSRN Electronic Journal
- [31] Рост популярности самолётов с несущим фюзеляжем меняет экологичную авиацию | Luminary
- [32] Представьте путешествие на этом самолёте с несущим фюзеляжем | Airbus
- [33] Самолёты с несущим фюзеляжем: будущее воздушного транспорта? | Engineering.com
- [34] Первый взгляд внутрь самолёта JetZero с несущим фюзеляжем | Aircraft Interiors International
- [35] Аэродинамическое проектирование и исследование самолёта с несущим фюзеляжем на дозвуковой скорости | IJAAA
- [36] Destination Green: The Next Chapter - экологический отчёт за 2019 год | ICAO (см. страницы 116-121) (см. Примечания*)
- [37] Авиационная отрасль хочет достичь нулевых нетто-выбросов - но нескоро | The Economist | BCAC (см. Примечания*)
- [38] Почему углеродное волокно выбирают для корпусов самолётов? | DragonPlate
- [39] Роль углеродного волокна в современной авиации | Protech Composites
- [40] Самолёты завтрашнего дня: что нужно знать о композитах из углеродного волокна | BIS Research
- [41] Airbus напечатал на 3D-принтере 1 000 деталей, чтобы уложиться в срок | BBC News
- [42] Первый полёт Boeing 777X с более чем 300 деталями, напечатанными на 3D-принтере | 3Dnatives
- [43] Недавние способы применения 3D-печати в авиационной отрасли | 3Dnatives
- [44] Finnair обновляет салоны A320 деталями, напечатанными на 3D-принтере | Aviation Week Network
- [45] Самолёты, ракеты и спутники: 3 способа применения 3D-печати в аэрокосмической отрасли | Keypoint Intelligence
- [46] Как аэрокосмическая отрасль находит новые способы использовать 3D-печать для старых деталей самолётов | Aviation Today
- [47] Аэрокосмическая отрасль | Markforged
- [48] 3D-печать в самолётах | 3DGence
- [49] Сокращение выбросов от полётов с помощью реалистичных полей ветра при разной массе самолётов | Transportation Research Part D: Transport and Environment
- [50] 4 способа, которыми авиакомпании могут сократить свой углеродный след | i6 Group
- [51] Переход к авиации с низкими и нулевыми выбросами | Transport Scotland
- [52] Управление воздушным движением и Зелёный курс | European Commission
- [53] Сокращение выбросов от трансатлантических перелётов с помощью маршрутов, оптимизированных по расходу топлива | Environmental Research Letters
- [54] Насколько высокоскоростная железная дорога заменяет авиаперелёты? Последствия для транспортной, экологической и энергетической политики | Hong Kong University of Science and Technology
- [55] Замена ближнемагистральных рейсов железнодорожным сообщением на рынках авиаперевозок Германии: количественный анализ | Case Studies on Transport Policy
- [56] Влияние скорости железнодорожного сообщения на спрос на авиаперевозки и выбросы CO2 в Китае | Transportation Research Part D: Transport and Environment
- [57] Насколько быстры поездки на поезде между городами ЕС и быстрее ли поезд самолёта? | European Commission
- [58] Системы высокоскоростных железных дорог | The Geography of Transport Systems
- [59] Пороговые расстояния для обычной железной дороги, высокоскоростной железной дороги и авиаперевозок | The Geography of Transport Systems
- [60] Конкуренция и замещение видов транспорта: высокоскоростная железная дорога против воздушного транспорта | ALG
- [61] Проблемы замены большего числа ближнемагистральных рейсов в Европе железной дорогой | Journal of Electrical Systems
- [62] Кто сказал, что альтернативы нет? | RMT
- [63] Потенциал железной дороги для замены ближнемагистральных рейсов | UECNA
- [64] Выбор между деловыми поездками и видеоконференциями после COVID-19 - результаты эксперимента по выбору среди часто путешествующих людей | Tourism Management
- [65] Сокращение авиаперелётов в науке после COVID-19: факторы, альтернативы и пути перемен | The Geographical Journal
- [66] Онлайн-конференции во время COVID-19: «уже существующий эксперимент» по интернационализации науки без авиаперелётов | Sustainability: Science, Practice and Policy
- [67] Компенсация выбросов углерода в авиации | IATA
- [68] Наша компенсация выбросов углерода | Air Charter Service
- [69] Может ли авиация компенсировать выбросы углерода? | Aviation: Benefits Beyond Borders
- [70] Стоимость прямого улавливания углекислого газа из воздуха и его хранения можно снизить благодаря стратегическому внедрению, но она вряд ли опустится ниже заявленных целевых уровней | One Earth
- [71] Стоимость прямого улавливания углекислого газа из воздуха останется выше, чем ожидалось | ETH Zurich (статья о Учёт характеристик технологии для прогноза будущей стоимости прямого улавливания углекислого газа из воздуха | Joule)
- [72] Оперативный анализ углеродного бюджета показывает значительное ослабление поглотителя углерода суши в 2023 году | National Science Review
- [73] Сколько новых деревьев понадобится, чтобы компенсировать наши выбросы углерода? | MIT Climate Portal
- [74] Анализ характеристик региональных электрических самолётов | International Council on Clean Transportation (см. Примечания*)
- [75] Насколько мы близки к электрическим самолётам? | Air Charter Service (цитирует: Технологические, экономические и экологические перспективы полностью электрических самолётов | Nature Energy) (см. Примечания*)
- [76] Энергия для неба: расцвет электрических и низкоуглеродных самолётов | The Faraday Institution (см. Примечания*)
- [77] Электрическая авиация: обзор концепций и ключевых технологий | Transportation Engineering (см. Примечания*)
- [78] Пути к нулевым нетто-выбросам в авиации | Nature Sustainability (см. Примечания*)
- [79] Гибридные самолёты могут помочь авиационной отрасли сократить выбросы | World Economic Forum (ссылается на: Performance Metrics Required of Next-Generation Batteries to Electrify Commercial Aircraft | ACS Energy Letters) (см. Примечания*)
- [80] Потенциал сокращения выбросов в деловой авиации с электрическими самолётами | Transportation Research Part D: Transport and Environment
- [81] Командир и лётчики-испытатели оценивают новый электрический самолёт | Air Force (см. Примечания*)
- [82] Электрический Alia начинает лётные испытания на авиабазе Эглин | AFRL (см. Примечания*)
- [83] Этот eVTOL от AutoFlight только что установил новый рекорд дальности в 155 миль | Robb Report (см. Примечания*)
- [84] AutoFlight совершила самый дальний в мире полёт eVTOL | Airport Technology (см. Примечания*)
- [85] Первый полностью британский электрический самолёт успешно прошёл испытательные полёты | Cranfield University (см. Примечания*)
- [86] Платформа инноваций для электрических и гибридных самолётов (E-HAPI) | ICAO
- [87] Гибридно-электрический демонстратор Ampaire совершил беспосадочный полёт на 1 135 миль | Aviation Today
- [88] Технология гибридно-электрических самолётов | Odys Aviation
- [89] Loganair добавляет самолёт BETA Technologies ALIA CTOL в свой парк после успешных демонстраций в Великобритании | BETA (дополнительная техническая информация: March 9, 2026 - 10-K: Annual report | BETA)
- [90] ES-30™ | Heart Aerospace
- [91] Elysian Aircraft
- [92] Германия: консультационная поддержка EIB помогает VÆRIDION вывести на рынок полностью электрический региональный самолёт на девять мест | EIB и Электрические полёты приходят в Данию | VAERIDION
- [93] Цены на литий-ионные аккумуляторные батареи пережили самое большое падение с 2017 года, снизившись до 115 долларов за киловатт-час | BloombergNEF
- [94] Чего ждать, когда ждёшь электрические самолёты | International Council on Clean Transportation (пост в блоге [74])
- [95] Центр данных об альтернативном топливе: устойчивое авиационное топливо | U.S. Department of Energy (см. Примечания*)
- [96] Устойчивое авиационное топливо (SAF) | IATA (см. Примечания*)
- [97] Устойчивое авиационное топливо | Aviation: Benefits Beyond Borders (см. Примечания*)
- [98] Экологичное авиационное топливо | European Parliament (ссылается на: GFAAF | ICAO) (см. Примечания*)
- [99] Рост производства биотоплива может навредить фермерам и климату на Среднем Западе США | World Resources Institute
- [100] Экологическая устойчивость биотоплива: обзор | Proceedings of the Royal Society A
- [101] Влияние культур для биотоплива на местное биоразнообразие: глобальный обзор | Biodiversity and Conservation
- [102] Что такое устойчивое авиационное топливо? | Airbus
- [103] Устойчивое авиационное топливо | ReFuelEU Aviation
- [104] Инициатива по содействию экологичному авиационному топливу | EASA
- [105] Готово ли авиационное биотопливо к взлёту? | IEA
- [106] Глобальный анализ вырубки лесов из-за развития производства биотоплива | CIFOR
- [107] Масштабное расширение выращивания сои в Южной Америке с 2000 года и последствия для охраны природы | Nature Sustainability
- [108] Сахарный тростник: государственная политика Бразилии угрожает биомам Амазонии и Пантанала | Perspectives in Ecology and Conservation
- [109] Оценка рентабельности выращивания специальных энергетических и продовольственных культур в четырёх европейских странах | ICCT
- [110] Специальные культуры для передового биотоплива: совпадающие и расходящиеся агрономические взгляды в США и ЕС-27 | Biofuels, Bioproducts and Biorefining
- [111] Специальные энергетические культуры - обзор | ScienceDirect Topics
- [112] Биотопливо - энергетическая система | IEA
- [113] Битва за биомассу: систематический обзор конкуренции между продовольствием, кормами и топливом | Global Food Security
- [114] Может ли политика в отношении биотоплива обеспечить продовольственную безопасность | DEFRA
- [115] Биотопливо из микроводорослей: освещая путь к устойчивому будущему среди трудностей и возможностей | Biotechnology for Biofuels and Bioproducts
- [116] Производство биотоплива из макроводорослей: нынешняя ситуация и перспективы | Bioengineered
- [117] SAF во всём мире | T&E (см. pdf) (см. Примечания*)
- [118] Что такое устойчивое авиационное топливо (SAF) и почему оно важно? | Air bp
- [119] Устойчивое авиационное топливо из отходов древесины и микроводорослей поставляется для регулярных рейсов | NEDO
- [120] ANA выполнила рейс на устойчивом авиационном топливе из микроводорослей | ANA Group Corp.'s Information
- [121] Из моря в небо: United инвестирует 5 миллионов долларов в производителя топлива из водорослей Viridos | Aviation: Benefits Beyond Borders
- [122] Устойчивая водородная энергетика в авиации - обзор | International Journal of Hydrogen Energy (см. Примечания*)
- [123] Зелёный водород: руководство по разработке политики | IRENA (см. Примечания*)
- [124] Выбросы водяного пара и NOx от смоделированных самолётов на водородном топливе и влияние сокращения NOx на климат в сравнении с самолётами на керосине | Atmosphere (см. Примечания*)
- [125] Водород | MIT Climate Portal
- [126] Самолёты на водороде: основные принципы, ключевые технологии и воздействие на окружающую среду | Progress in Aerospace Sciences
- [127] Главное о возобновляемой энергии | IRENA
- [128] Масштабный мировой рост возобновляемых источников энергии к 2030 году должен сравняться со всей нынешней мощностью энергосистем крупных экономик, приближая мир к цели утроения | IEA
- [129] Трекер прогресса возобновляемой энергии - инструменты данных | IEA
- [130] Возобновляемые источники энергии | Our World in Data (цитирует: Statistical Review of World Energy - 73rd Edition | Energy Institute)
- [131] NAPKIN | Heathrow (архив) (см. Примечания*)
- [132] Создание глобальной экосистемы для поддержки полётов на водороде | Airbus (см. Примечания*)
- [133] Декарбонизация авиации: как достичь нулевых нетто-выбросов | McKinsey (см. Примечания*)
- [134] Airbus откладывает разработку нового самолёта на водороде | Reuters (см. Примечания*)
- [135] Power-to-Liquids, объяснение | Airbus (см. Примечания*)
- [136] Power-to-Liquids - перспективы масштабируемого и устойчивого снабжения авиации топливом | German Environment Agency (см. Примечания*)
- [137] Революция в авиации: потенциал топлива Power-to-Liquid | 4AIR (см. Примечания*)
- [138] Гибкое преобразование CO2 и EE-H2 в компоненты средних дистиллятов методом синтеза Фишера-Тропша в микрореакторах с новыми Fe-катализаторами (MikroFe) | DGMK (см. Примечания*)
- [139] Обратная реакция конверсии водяного газа, катализируемая карбонатами, для производства сырья для газовой ферментации при синтезе возобновляемого жидкого топлива | Cell Reports Physical Science (см. Примечания*)
- [140] Краткое резюме Flight100 | Virgin Atlantic
- [141] Обновление об испытаниях 100 % SAF и недавних достижениях | ACT SAF | ICAO
- [142] Будущее полётов: Gulfstream G600 впервые пересёк Атлантику на 100 % устойчивом топливе | PPI
- [143] United выполнила первый в мире пассажирский рейс с одним двигателем, работающим на 100 % устойчивом авиационном топливе | GE News
- [144] Летающая испытательная платформа D328 Uplift стала первым крупным самолётом, успешно совершившим полёт на 100 % синтетическом топливе без ароматических углеводородов | Deutsche Aircraft
- [145] Sasol ecoFT и Deutsche Aircraft объединяют усилия, чтобы ускорить развитие Power-to-Liquid (PtL) для углеродно-нейтральных полётов | Aviation: Benefits Beyond Borders
- [146] Путь к нулевым нетто-выбросам в авиации: разработка британского требования по устойчивому авиационному топливу | T&E
- [147] Требование по SAF: главное руководство | GOV.UK
- [148] Представляем Project SkyPower | Project SkyPower (см. pdf) (см. Примечания*)
- [149] Преодолевая звуковой барьер: Чак Йегер и Bell X-1 | National Air and Space Museum
- [150] NASA Langley 100: преодолевая звуковой барьер | NASA
- [151] Исследования сверхзвуковых полётов и преодоление звукового барьера | NASA
- [152] Цель ICAO по нулевым нетто-выбросам CO2 международной авиации к 2050 году | ICCT
- [153] Резолюция A41-21 | ICAO
- [154] Полёты с нулевыми нетто-выбросами | IATA
- [155] Резолюция о нулевых нетто-выбросах углерода к 2050 году | IATA
- [156] Тренды в батареях - Global EV Outlook 2023 - анализ | IEA
- [157] Устойчивое авиационное топливо (SAF) | ICAO
- [158] Объёмы SAF растут, но возможности всё ещё упускаются | IATA
- [159] Global Energy Perspective 2023: прогноз по водороду | McKinsey
- [160] Водород | IEA
Примечания
11
Общий вклад авиации в глобальное потепление
Хотя выбросы углекислого газа от авиации составляют менее 2 % общего вклада в глобальное потепление, общее влияние полётов на климат значительно больше. В 2024 году авиация произвела примерно 2,14 % всех мировых выбросов CO₂ A,B (чуть менее миллиарда метрических тонн), но самолёты также выбрасывают на большой высоте водяной пар, оксиды азота, сажу и другие частицы и аэрозоли, которые взаимодействуют с химией атмосферы и образованием облаков так, что удерживают как поступающее солнечное излучение, так и повторно излучаемое Землёй длинноволновое излучение, не давая ему уйти, и всё это усиливает потепление. В частности, инверсионные следы и вызванные ими перистые облака усиливают парниковый эффект, удерживая инфракрасное излучение (см. примечание к источникам ниже [17,18]), а оксиды азота приводят к образованию озона - ещё одного парникового газа. Если объединить эти эффекты, не связанные с CO₂, с прямыми выбросами CO₂, общий радиационный форсинг от авиации оценивается примерно в 3,4-4 % потепления, вызванного человеком, поэтому климатический след авиации примерно вдвое больше, чем можно было бы предположить только по её выбросам углекислого газа.
Заметка о влиянии инверсионных следов на потепление
Инверсионные следы - это облака из кристаллов льда, образующиеся за самолётами на крейсерской высоте из конденсационных следов водяного пара (от сгорания топлива и из окружающей атмосферы). Водяной пар может конденсироваться на аэрозольных выбросах самолётов, например на частицах сажи (углерода). Эти облака недолговечны, но чем холоднее и влажнее воздух, тем дольше они сохраняются.
Эти облака могут влиять на энергетический баланс Земли двумя противоположными способами. Днём их светлая отражающая поверхность может рассеивать и отражать часть поступающего солнечного излучения обратно в космос, ненадолго охлаждая планету за счёт уменьшения количества солнечного света, достигающего поверхности. Но одновременно инверсионные следы действуют как тонкие перистые облака, эффективно поглощая и переизлучая длинноволновое инфракрасное излучение, исходящее от поверхности Земли. Этот процесс удерживает тепло в нижних слоях атмосферы, создавая общий эффект потепления, который особенно заметен ночью, когда без поступающего солнечного излучения остаётся только эффект удержания тепла. В целом эффект потепления от инверсионных следов обычно сильнее, чем их отражающий эффект охлаждения. Однако механизмы этого эффекта всё ещё плохо изучены, и постоянно проводятся исследования, чтобы точнее оценить общее влияние и необходимые условия.
Модернизация двигателей
Приводимые значения 15-25 % обычно характеризуют повышение топливной эффективности самолётов и двигателей нового поколения по сравнению с заменяемыми самолётами, а не эффект замены только двигателя на существующем самолёте. Результаты зависят от класса самолёта, маршрута и условий эксплуатации [11,22,36,37].
Батареи против реактивного топлива
Сравнение «в 50 раз» сопоставляет энергию, запасённую на единицу массы в современных батареях, с химической энергией, содержащейся в килограмме авиационного топлива. Это полезное прямое сравнение массы топлива, а не полное сравнение двигательных систем: электромоторы намного эффективнее турбинных двигателей, но аккумуляторным блокам также нужны корпус и терморегулирование, и после разрядки они сохраняют свой вес. Поэтому относительная масса может различаться, хотя батареи всё равно запасают гораздо меньше полезной энергии на единицу веса, и это остаётся главным ограничением [74-79].
Возможности современных электрических самолетов
Лётные испытания прототипов электрических самолётов прошли в нескольких местах, особенно в Великобритании, США и Китае. В ходе этих испытаний выполнялись короткие перелёты между расположенными рядом аэродромами или более долгие полёты с кругами над аэродромами в тщательно контролируемом воздушном пространстве. Эти испытания проводили частные компании или соответствующие военно-воздушные силы, демонстрируя возможности электрических самолётов. Однако полностью электрические коммерческие самолёты всё ещё разрабатываются, и их планируют поднять в воздух в этом десятилетии. Это будут региональные рейсы на расстояния менее 500 км на самолётах с минимальной пассажировместимостью, как показано в [89-93]. Ожидается, что электрические среднемагистральные и дальнемагистральные рейсы (от международных перелётов до межконтинентальных и трансатлантических расстояний) станут коммерчески выгодными к 2090-м годам [14,74,75,94]. Однако некоторые эксперты из отрасли и научных кругов считают, что это очень оптимистичная оценка, и некоторые полагают, что электрические самолёты на дальних маршрутах никогда не станут коммерчески выгодными.
Углеродная нейтральность SAF
Устойчивое авиационное топливо всё равно выделяет CO₂ при сгорании. Его потенциальную пользу для климата в основном оценивают по всему жизненному циклу топлива, потому что биогенный углерод или углерод, уловленный из воздуха, могут заменить выбросы вновь добытого ископаемого углерода. Однако реальное сокращение выбросов зависит от типа сырья для производства топлива, связанных с этим изменений в землепользовании, энергии, используемой при производстве и перевозке, дополнительности (произошло бы заявленное косвенное сокращение и без этого) и доли SAF в смеси с обычным ископаемым топливом. Поэтому разные способы производства SAF могут давать заметно разный уровень сокращения выбросов [95-100,135,136].
Использование SAF европейскими авиалиниями
ИСПРАВЛЕНИЕ: Ожидается, что около 55 % публично объявленных европейскими авиакомпаниями обязательств и соглашений о поставках SAF будут связаны с отработанными маслами и жирами, включая животные жиры, использованное кулинарное и другие отходные масла. Здесь речь о соглашениях и планируемых контрактах, а не о топливе, которое уже используется, как может показаться из фильма.
Выбросы от водородного топлива
Водород не содержит углерода, поэтому водородные топливные элементы при использовании выделяют только воду. При сжигании водорода образуется водяной пар, а азот и кислород в воздухе также могут вступать в реакцию и образовывать оксиды азота.
Примерное сокращение выбросов NOₓ на 86 %, о котором сообщает [124], относится к указанной конфигурации самолёта и не является универсальным показателем сокращения.
Общие выбросы за жизненный цикл (и, следовательно, сокращение выбросов по сравнению с обычным реактивным топливом), связанные с водородным топливом, зависят от производства водорода с помощью возобновляемых источников энергии вместо углеродоёмких методов, а также от косвенных выбросов, связанных с энергией и инфраструктурой, необходимыми для производства, охлаждения, сжатия, транспортировки и хранения водорода [122-126].
Сроки появления коммерческих водородных самолетов
Были сделаны оценки того, когда первые самолёты на водороде станут коммерчески доступными. Ранние сценарии отрасли и правительства предполагали ввод в эксплуатацию примерно в 2035-2040 годах [131-133]: McKinsey & Company [133] оценивала, что при оптимистичном сценарии водородные самолёты могут появиться с 2035 года, но сценарии «Как обычно» и «Осторожный» указывали на более поздний выход на рынок в 2040 году. Этот оптимизм разделяли аэропорт Хитроу и правительство Великобритании [131], предполагавшие, что этот самолёт сможет использоваться на внутренних рейсах с 2035 года, а на региональных - к 2040 году. Однако это прогнозы, а не подтверждённые графики поставок. Сам британский источник теперь находится в архиве, что вызывает вопросы о том, не стали ли эти прогнозы маловероятными в свете более поздних обновлений.
Программа Airbus ZEROe [132] ставила целью ввести в эксплуатацию самолёт на водороде к 2035 году, но в феврале 2025 года объявила, что этот проект отложен, сославшись на то, что технология развивается медленнее, чем ожидалось, что указывает на задержку в 5-10 лет [134]. Несколько месяцев спустя компания всё ещё не назвала чётких сроков для своего первого самолёта на водороде, сократив бюджет проекта.
Соотношение углерода и водорода в SAF Power-to-Liquid
Соотношение 3:1 описывает химическое соотношение между молекулами, а не их относительный вес или объём. Если упростить, для производства e-SAF требуется примерно три молекулы водорода на каждую молекулу уловленного углекислого газа. Точное соотношение немного различается в зависимости от процесса производства и конечного топлива. Например, [136] приводит соотношение H₂ и CO в исходном сырье примерно 2:1 - уловленный CO₂ сначала можно преобразовать в CO, и для этого нужен дополнительный водород. Единого соотношения исходных веществ для всех способов производства нет, но 3:1 даёт полезное представление об основной химии процесса.
Прогноз по e-SAF на 2050 год
Показатель Project SkyPower - это перспективный отраслевой прогноз, основанный на быстром росте e-SAF при достаточных инвестициях и поддержке мерами государственной политики. Это не устоявшийся рыночный прогноз и не гарантия. Итог будет зависеть от того, как быстро вырастет производство, но этот прогноз показывает, какую значительную роль, как ожидается, e-SAF будет играть к 2050 году.














