Будут ли когда-нибудь возможны дальние перелеты без чувства вины? Вот что мы знаем
Хотя в настоящее время на этот сектор приходится около 2,5 % глобальных выбросов углекислого газа, его фактическое воздействие на климат на самом деле выше из-за выбросов других парниковых газов и образования теплоулавливающих конденсационных шлейфов, создаваемых реактивными двигателями. Между тем, по прогнозам компании Boeing, спрос на авиаперевозки будет неуклонно расти, и к 2042 году мировой парк коммерческих самолетов увеличится вдвое.
"По наиболее распространенному показателю - выбросам углекислого газа - проблема авиаперевозок заключается в том, что они не только растут, но и очень трудно поддаются декарбонизации, поэтому ожидается, что на них будет приходиться все большая доля бюджета, поскольку другие отрасли сокращают свои выбросы быстрее", - говорит Гэри Кричлоу, руководитель отдела коммерческой аналитики консалтинговой компании AviationValues. "Суть проблемы декарбонизации заключается в том, что мы еще не нашли неуглеродный источник энергии, который мог бы повторить плотность энергии реактивного топлива в масштабах, по стоимости, безопасности и надежности, которые необходимы мировой авиации".
Средне- и дальнемагистральные рейсы - самые большие виновники, на них приходится 73 % выбросов углекислого газа в авиации. По данным британской некоммерческой организации Aviation Environment Federation, которая следит за воздействием авиации на окружающую среду, обратный перелет из Лондона в Бангкок может произвести больше выбросов, чем вы сэкономите, придерживаясь веганской диеты в течение года.
Поскольку климатический кризис продолжается, опасения по поводу дальних перелетов начинают влиять на выбор путешествий, подталкивая многих к менее вредным поездкам поближе к дому. Но вполне естественно задаться вопросом, когда и будет ли доступен дальний перелет "без чувства вины" - тот, который действительно является экологически чистым.
В поисках SAF
Цель отрасли - достичь чистого нуля к 2050 году, то есть сократить как можно больше загрязнений, вызывающих потепление планеты, а если что-то останется, то удалить эти остатки из атмосферы. Но как она планирует этого добиться?
"Технологии, которые мы рассматриваем, - это в основном устойчивое авиационное топливо, которое сегодня используется на очень минимальном уровне, и две другие, которые мы могли бы рассматривать как более продвинутые: электрификация и водород", - говорит Гекчин Чинар, профессор аэрокосмической техники Мичиганского университета.
Экологически чистое авиационное топливо, или SAF, - это вид альтернативного авиационного топлива, которое позволяет сократить выбросы углекислого газа на 80 %. Оно имеет низкий углеродный след, поскольку обычно производится из растений, которые за время своей жизни поглотили углекислый газ (CO2). При сжигании этот CO2 возвращается в атмосферу, в то время как при сжигании традиционного авиационного керосина, произведенного из ископаемого топлива, высвобождается CO2, который был ранее заблокирован.
SAF может быть создан из нескольких источников, включая водоросли, водород и улавливание CO2 непосредственно из воздуха, но в краткосрочной перспективе, по словам Чинара, наиболее перспективный SAF получается из отходов, таких как отработанное кулинарное масло.
"Мы можем взять его и с помощью некоторых химических процессов превратить в углеводороды", - говорит она.
"Реактивное топливо также является углеводородом, и благодаря этому сходству мы можем использовать SAF в двигателях, которые у нас есть сегодня, не модифицируя их".
Однако лишь малая часть - около 0,1 % - всего используемого сегодня авиационного топлива - это SAF, хотя IATA, торговая ассоциация мировых авиакомпаний, надеется, что к 2050 году оно сможет сократить загрязнение климата авиацией на 65 %. Основная причина медленного внедрения заключается в том, что оно по-прежнему дороже - от 1,5 до 6 раз по сравнению с обычным авиационным топливом. Снизить цену можно только при значительном увеличении производства, а также при помощи политического давления. И то, и другое может занять годы.
Другая проблема заключается в том, что действующие нормы запрещают реактивным двигателям работать на 100% SAF.
"Мы налаживаем партнерские отношения и пытаемся повлиять на политику, но в настоящее время предельная смесь для SAF составляет 50%", - говорит Райан Фосетт, директор по экологической устойчивости компании Boeing. Самое замечательное в SAF то, что [при использовании до 50 %] доказано, что это топливо можно "вставлять" - не нужно ничего менять. Сейчас необходимо изучить более высокие смеси [SAF]. Ответ может быть таким: нам действительно не нужно ничего менять, или нам нужно внести несколько изменений в некоторые компоненты".
Компании Boeing и Airbus, которые занимают более 90 % рынка коммерческих самолетов, подтвердили CNN, что к 2030 году все их новые самолеты будут совместимы со 100 % SAF. Пока же доступная технология проходит испытания. Первый трансатлантический рейс на 100 % SAF состоялся 28 ноября, он выполнялся авиакомпанией Virgin Atlantic из Лондона в Нью-Йорк.
В надежде на водород
Когда SAF используется для питания самолета, он все равно производит выбросы CO2 так же, как и обычное авиационное топливо. Для того чтобы сделать полеты без выбросов, наиболее перспективной технологией в настоящее время представляется водород - чистое топливо, которое уменьшит загрязнение от выхлопов самолетов, но пока не является полностью безопасным для климата.
"В реальности небольшие водородные самолеты могут появиться в середине 2030-х годов", - говорит Андреас Шефер, профессор энергетики и транспорта Университетского колледжа Лондона. "Но для появления более крупных самолетов нам придется подождать до 2040 года или позже".
Некоторые самолеты на водородном топливе могут подняться в небо даже раньше, поскольку различные компании по всему миру работают над модернизацией существующих самолетов с помощью технологии водородных топливных элементов - например, Cranfield Aerospace, которая начнет тестовые полеты на своем переоборудованном моноплане Britten-Norman Islander в 2024 году.
"На борту самолета находится водородный бак в топливном элементе, который преобразует водород в электричество, приводящее в движение бортовые электродвигатели", - объясняет Шефер.
Но для дальних перелетов самолеты придется полностью перепроектировать. "Это требует значительного прогресса в технологии изготовления баков", - говорит он. "В настоящее время большая часть авиационного топлива хранится в крыльях. Но жидкий водород очень холодный - -253 градуса по Цельсию, или -423 по Фаренгейту, - поэтому вам нужен бак для хранения с очень маленькой площадью поверхности, чтобы минимизировать потери тепла и испарение. В крыльях площадь поверхности была бы огромной, и все крыло взорвалось бы из-за повышения давления".
Это означает, что баки придется размещать в фюзеляже, а это означает технические трудности. Но если и когда эта проблема будет решена, водород принесет свои дивиденды, говорят эксперты.
"Водород на самом деле очень эффективен, когда вы используете его на больших самолетах", - говорит Чинар. "Он очень легкий с точки зрения массы, но занимает много места. Поэтому нам нужно искать новые конструкции самолетов, в которых будет достаточно места для него". Это действительно очень интересное время, потому что новые конструкции самолетов, требующие большего объема для водорода, могут привести к появлению самолетов, которые не будут похожи на те, что мы имеем сегодня".
Airbus особенно активно занимается разработкой и испытанием водородных силовых установок. "Наша цель - ввести в эксплуатацию самолет с водородным двигателем к 2035 году", - заявил представитель Airbus в интервью CNN. "В среднесрочной перспективе мы считаем, что водород способен значительно снизить воздействие полетов на климат".
В 2020 году Airbus представил несколько концептов самолетов на водородном топливе, включая традиционный самолет в форме "трубы и крыла", способный перевозить до 200 пассажиров, и более радикальный тип "смешанного крыла" аналогичного размера, в котором крылья сливаются с основным корпусом самолета. Подобный дизайн разрабатывают и другие компании, например калифорнийская JetZero, которая поставила перед собой амбициозную цель - ввести в эксплуатацию самолет со смешанным крылом к 2030 году. Инженеры считают, что благодаря инновационной форме самолета его расход топлива и выбросы сократятся на 50 %.
Компания Boeing тоже не выбывает из гонки, но не считает, что водородный дальнемагистральный самолет уже не за горами. "У нас большой опыт работы с водородом - мы являемся основным производителем основного бака для Space Launch System для НАСА", - говорит Фосетт, говоря о ракете, на которой будет осуществляться полет на Луну Artemis. "Но создание и сертификация водородных баков для коммерческой авиации - дело непростое. Водород занимает много места, его трудно хранить и перемещать. Для средне- и дальнемагистральных рейсов мы не видим его в качестве прямого источника энергии до 2040 года. Возможно, более реалистично - до 2050 года и далее".
Когда водородные самолеты появятся на земле, они будут без вредных выбросов, но это еще не все. "Важно помнить, что, хотя водород технически не имеет выбросов углерода в атмосферу в момент его использования, с общепланетарной точки зрения влияние его производства на окружающую среду имеет значение", - говорит авиационный аналитик Критчлоу. Он добавляет, что большинство производимого сегодня водорода получают из ископаемого топлива, а инфраструктуру для хранения и доставки водорода туда, где он необходим самолетам с водородным двигателем, еще предстоит построить и эксплуатировать.
Электричество и не только
Если вы мечтаете о трансатлантическом перелете на почти бесшумном электросамолете, возможно, вам придется подождать дольше, чем вы думаете: "Физика в какой-то момент начинает мешать плотности энергии батарей и их весу", - говорит Фаусетт из Boeing. "Вы несете вес батареи в течение всего полета - он не уменьшается по мере ее использования. Мы должны увидеть изменения порядка величины [в батареях], чтобы рассматривать их для дальних полетов. На данный момент я бы сказал, что это для будущего поколения".
Чинар полагает, что полностью электрические самолеты появятся уже в 2040 году, но они будут ограничены региональными самолетами, вмещающими до 100 пассажиров. "В более отдаленной перспективе в широкофюзеляжные самолеты может быть внедрена легкая электрификация, но больший эффект будет достигнут за счет водорода и экологичного авиационного топлива", - говорит она.
Шефер соглашается с ней. "Если электрические самолеты и появятся в ближайшие пару десятилетий, то они будут предназначены для нишевых рынков и с меньшей дальностью полета", - говорит он. "Для больших самолетов необходимо кардинально изменить химический состав аккумуляторов, а некоторые компании, предложившие захватывающие перспективы в этой области, внезапно прекратили свое существование. Так что это немного нестабильный рынок". Тем не менее, в конечном итоге мы можем достичь этого, добавляет он: "Литий-воздушные батареи [более легкие, чем нынешние литий-ионные, но с присущими им инженерными проблемами, которые еще предстоит решить] имеют удельную энергию, сравнимую с реактивным топливом. Но до их появления еще далеко - почти наверняка не раньше 2050 года".
Раньше этого срока придется искать другие пути. По словам Фосетта, до 2050 года повышение экологичности авиации, скорее всего, будет заключаться в сочетании нескольких вещей: "Более экономичные двигатели, более экономичные самолеты и эффективность эксплуатации".
"Мы сотрудничаем с регулирующими органами и работаем над технологиями, которые позволят нам иметь более эффективные траектории полетов", - говорит он, добавляя, что последнее должно сократить расход топлива - и, следовательно, выбросы - на 5-10 %. Что касается дальних рейсов, то он называет SAF "главным".
Он добавляет, что у отрасли есть возможность начать продвигать на рынке эти многофункциональные, более экологичные рейсы - и этот маркетинговый ход должен совпасть с готовностью самолетов к работе на 100 % SAF.
"Я думаю, что мы увидим этот переход в течение следующих пяти лет - сначала вы увидите демонстрационные дальнемагистральные рейсы на 100% SAF, а затем начнете видеть регулярные рейсы", - говорит он.
"Мы планируем подготовить самолет к 2030 году, и я думаю, что цепочка поставок также будет готова поддерживать эти полеты".
Читайте также:
Источник: edition.cnn.com
