Bay trong tương lai

Dù lượng khí carbon dioxide từ hàng không chỉ chiếm dưới 2% tổng mức góp phần vào sự nóng lên toàn cầu, tác động khí hậu tổng thể của việc bay lớn hơn đáng kể. Hàng không tạo ra khoảng 2,14% tổng lượng phát thải CO₂ toàn cầu năm 2024 ^A,B (chưa tới một tỷ tấn), nhưng máy bay cũng thải hơi nước, nitrogen oxides, muội than và các hạt cùng aerosol khác ở độ cao lớn, nơi chúng tương tác với hóa học khí quyển và sự hình thành mây theo cách giữ lại cả bức xạ Mặt Trời đi vào lẫn bức xạ sóng dài Trái Đất phát lại khiến nó không thể thoát ra ngoài, cả hai đều làm nóng lên mạnh hơn. Đặc biệt, vệt ngưng tụ và mây ti do vệt ngưng tụ tạo ra làm tăng hiệu ứng nhà kính bằng cách giữ bức xạ hồng ngoại (xem chú thích tham khảo bên dưới cho [17,18]), còn nitrogen oxides dẫn đến sự hình thành ozone, một khí nhà kính khác. Khi gộp các tác động không phải CO₂ này với phát thải CO₂ trực tiếp, tổng tác động bức xạ từ hàng không được ước tính chiếm khoảng 3,4-4% mức nóng lên do con người gây ra, khiến dấu chân khí hậu của hàng không cao gấp khoảng hai lần so với những gì riêng lượng phát thải carbon dioxide cho thấy.

Vệt mây ngưng tụ là những đám mây tinh thể băng do máy bay tạo ra ở độ cao bay hành trình, hình thành từ vệt ngưng tụ của hơi nước (do đốt nhiên liệu và từ khí quyển xung quanh). Hơi nước có thể ngưng tụ quanh các hạt sol khí máy bay thải ra, như hạt muội than (carbon). Những đám mây này tồn tại ngắn, nhưng không khí càng lạnh và ẩm thì chúng càng kéo dài.

Những đám mây này có thể tác động đến cân bằng năng lượng của Trái Đất theo hai hướng trái ngược. Ban ngày, bề mặt sáng và phản chiếu của chúng có thể tán xạ và phản chiếu một phần bức xạ Mặt Trời đi vào trở lại không gian, tạo hiệu ứng làm mát ngắn hạn bằng cách giảm lượng ánh nắng đến bề mặt. Nhưng đồng thời, vệt mây ngưng tụ lại hoạt động như các đám mây ti mỏng, hấp thụ và phát lại hiệu quả bức xạ hồng ngoại sóng dài phát ra từ bề mặt Trái Đất. Quá trình này giữ nhiệt trong tầng khí quyển thấp, tạo ra tác động làm ấm tổng thể đặc biệt rõ vào ban đêm, khi không có bức xạ Mặt Trời đi vào nên chỉ còn hiệu ứng giữ nhiệt. Nhìn chung, hiệu ứng làm ấm của vệt mây ngưng tụ thường lớn hơn hiệu ứng làm mát do phản chiếu của chúng. Tuy vậy, cơ chế đằng sau hiệu ứng này vẫn chưa được hiểu rõ, và nghiên cứu vẫn liên tục được thực hiện để định lượng thêm tác động tổng thể cũng như các điều kiện cần có.

Các con số 15-25% được trích dẫn thường nói về mức cải thiện hiệu quả nhiên liệu của tổ hợp máy bay và động cơ thế hệ mới so với những máy bay chúng thay thế, chứ không phải chỉ thay động cơ trên khung thân máy bay hiện có. Kết quả khác nhau tùy loại máy bay, đường bay và điều kiện vận hành ^{[11,22,36,37]}.

So sánh “50 lần” đối chiếu năng lượng lưu trữ trên mỗi đơn vị khối lượng của pin hiện nay với năng lượng hóa học chứa trong nhiên liệu phản lực tính trên mỗi kilôgam. Đây là phép so sánh hữu ích về khối lượng nhiên liệu thô, chứ không phải so sánh đầy đủ giữa các hệ động lực: động cơ điện hiệu quả hơn nhiều so với động cơ tua-bin, trong khi bộ pin còn cần vỏ và hệ thống quản lý nhiệt, đồng thời vẫn giữ nguyên khối lượng sau khi xả hết điện. Vì vậy khối lượng tương đối có thể khác nhau, dù pin vẫn tích trữ ít năng lượng sử dụng được hơn nhiều tính theo trọng lượng, và đây vẫn là hạn chế chính ^[74-79].

Các chuyến bay thử nghiệm máy bay điện nguyên mẫu đã được thực hiện ở nhiều nơi, đáng chú ý là tại Anh, Mỹ và Trung Quốc. Các thử nghiệm này gồm những chuyến bay ngắn giữa các sân bay gần nhau, hoặc những chuyến bay dài hơn bay vòng quanh sân bay, trong không phận được kiểm soát chặt chẽ. Các thử nghiệm này do các công ty tư nhân hoặc không quân của từng nước thực hiện, cho thấy khả năng của máy bay điện. Tuy nhiên, máy bay thương mại chạy hoàn toàn bằng điện vẫn đang được phát triển, với kế hoạch cất cánh trong thập kỷ này. Đây sẽ là các chuyến bay khu vực dưới 500 km, với sức chứa hành khách ít, như thể hiện trong [89-93]. Các chuyến bay điện tầm trung và đường dài (từ các chuyến bay quốc tế đến khoảng cách liên lục địa và xuyên Đại Tây Dương) được dự đoán sẽ khả thi về mặt thương mại vào những năm 2090 ^{[14,74,75,94]}. Tuy nhiên, một số chuyên gia trong ngành và giới học thuật cho rằng đây là ước tính rất lạc quan, và một số người tin rằng máy bay điện bay đường dài sẽ không bao giờ khả thi về mặt thương mại.

Nhiên liệu hàng không bền vững vẫn thải CO₂ khi đốt. Lợi ích khí hậu tiềm năng của nó chủ yếu được đánh giá trên toàn bộ vòng đời nhiên liệu, vì carbon sinh học hoặc carbon thu từ không khí có thể thay thế việc thải thêm carbon hóa thạch mới khai thác. Tuy nhiên, lượng phát thải thực sự giảm được phụ thuộc vào loại nguyên liệu dùng để sản xuất nhiên liệu, các thay đổi về sử dụng đất liên quan, năng lượng dùng trong sản xuất và vận chuyển, tính bổ sung (liệu các khoản giảm gián tiếp được nêu ra có vốn đã xảy ra hay không) và tỷ lệ pha với nhiên liệu hóa thạch thông thường. Vì vậy, các hướng sản xuất SAF khác nhau có thể mang lại mức giảm phát thải rất khác nhau ^{[95-100,135,136]}.

ĐÍNH CHÍNH: Khoảng 55% các cam kết và thỏa thuận cung ứng SAF được công bố công khai của các hãng hàng không châu Âu dự kiến sẽ đến từ dầu và mỡ đã qua sử dụng, gồm mỡ động vật, dầu ăn đã qua sử dụng và các loại dầu thải khác. Điều này nói về các thỏa thuận và hợp đồng dự kiến, chứ không phải nhiên liệu đã được dùng như video ngụ ý.

Hydro không chứa carbon, nên pin nhiên liệu hydro chỉ tạo ra nước tại nơi sử dụng. Việc đốt hydro tạo ra hơi nước và cũng có thể khiến nitơ và oxy trong không khí phản ứng rồi tạo thành các oxit nitơ.

Mức giảm NOₓ khoảng 86% mà [124] nêu chỉ áp dụng cho cấu hình máy bay cụ thể của họ, không phải mức giảm chung.

Tổng phát thải trong vòng đời (và vì thế mức giảm phát thải so với nhiên liệu máy bay thông thường) liên quan đến nhiên liệu hydro phụ thuộc vào việc sản xuất hydro bằng năng lượng tái tạo thay cho các phương pháp nhiều carbon, cộng với phát thải gián tiếp từ năng lượng và hạ tầng cần để sản xuất, làm lạnh, nén, vận chuyển và lưu trữ hydro ^[122-126].

Đã có các ước tính về thời điểm máy bay chạy bằng hydro đầu tiên sẽ được đưa vào khai thác thương mại. Các kịch bản ban đầu của ngành và chính phủ dự kiến thời điểm đưa vào hoạt động là khoảng 2035-2040 ^[131-133]: McKinsey & Company ^[133] ước tính rằng trong kịch bản lạc quan, máy bay hydro có thể xuất hiện từ năm 2035, nhưng các kịch bản Giữ nguyên hiện trạng và Thận trọng cho thấy thị trường sẽ đón nhận muộn hơn, vào năm 2040. Sự lạc quan này cũng được Sân bay Heathrow và Chính phủ Anh chia sẻ ^[131], khi cho rằng loại máy bay này có thể được dùng cho các chuyến bay nội địa từ năm 2035, và các chuyến bay khu vực vào năm 2040. Tuy nhiên, đây là dự báo chứ không phải lịch giao hàng đã xác nhận. Nguồn của Anh hiện cũng đã được lưu trữ, làm dấy lên câu hỏi liệu các cập nhật mới hơn có khiến những dự đoán này khó thành hiện thực hay không.

Chương trình ZEROe của Airbus ^[132] đặt mục tiêu đưa máy bay chạy bằng hydro vào hoạt động trước năm 2035, nhưng vào tháng 2 năm 2025, hãng thông báo dự án này đã bị hoãn, cho biết công nghệ phát triển chậm hơn dự kiến, đồng nghĩa với chậm 5-10 năm ^[134]. Vài tháng sau, họ vẫn chưa nêu mốc thời gian rõ ràng cho chiếc máy bay chạy bằng hydro đầu tiên, đồng thời cắt giảm ngân sách cho dự án.

Con số 3:1 mô tả tỷ lệ hóa học giữa các phân tử, chứ không phải khối lượng hay thể tích tương đối của chúng. Nói đơn giản, sản xuất e-SAF cần khoảng ba phân tử hydro cho mỗi phân tử CO₂ được thu giữ. Sự cân bằng chính xác thay đổi đôi chút tùy vào quy trình sản xuất và loại nhiên liệu cuối cùng. Ví dụ, [136] nêu tỷ lệ cấp liệu H₂-CO xấp xỉ 2:1 - CO₂ thu giữ có thể được chuyển thành CO trước, việc này cần thêm hydro. Không có một tỷ lệ đầu vào duy nhất cho mọi quy trình sản xuất, nhưng 3:1 là chỉ dẫn hữu ích về hóa học nền tảng.

Con số của Project SkyPower là dự báo triển vọng của ngành, dựa trên giả định e-SAF sẽ mở rộng nhanh với đủ đầu tư và hỗ trợ chính sách. Đây không phải dự báo thị trường đã được xác lập hay một sự đảm bảo. Kết quả sẽ phụ thuộc vào tốc độ mở rộng sản xuất, nhưng dự báo này cho thấy vai trò lớn mà e-SAF được kỳ vọng sẽ có vào năm 2050.