10月10日，工业和信息化部、科学技术部、财政部、中国民用航空局等四部门联合发布《绿色航空制造业发展纲要(2023—2035年)》，提出，力争到2025年电动通航飞机投入商业应用；到2035年，新能源航空器成为发展主流。其中，可持续航空燃料、电动飞机、氢能航空成为发展绿色航空的三大重点方向。
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航空业的高排放问题一直备受关注。近日，欧盟理事会也通过修订后ReFuelEU 航空法规，增加对可持续航空燃料（SAF）的需求和供应，这种燃料的二氧化碳净排放量为零或低于化石燃料煤油的二氧化碳排放量，加快推动航空业的低碳减排。未来，航空业绿色低碳转型路径是什么，以新能源飞机代表的新一代动力系统飞机能否支撑整个航空业的绿色未来，这是整个行业需要思考的问题。
航空业已基本确立净零碳排放的共同目标和路线图
数据显示，航空业占到全球每年温室气体排放的2%-3%，但因其特性的不同在全球应对气候变化和碳减排中备受关注。航空业碳排放量虽不太高，但行业脱碳减排难度、增长速度快和其高空排放特性使航空业对全球碳排放和气候变化有着较大影响。
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例如，在飞机燃料基本以化石燃料为主的情况下，飞机发动机会排出水和二氧化碳，以及还有一些没有完全燃烧的副产品，在特定的高度和环境下会形成“凝结尾迹”，即飞机云。飞机云的辐射强迫能较大，在某种计算方法下，这会使得全球变暖的效应成倍增加。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）最近的一份报告，在航空对全球变暖的影响中，大约有35%的影响是由飞机在空中留下的飞机尾迹造成的。
在碳达峰和气候变化议题日益重要的背景下，航空业减排提上日程。2021年，国际航空运输协会（IATA）在其77届年会上批准了2050年实现净零排放的决议，大幅提高了之前较2005年减排50%的目标；2022年10月，国际民航组织（ICAO）确立了长期气候目标，在2050年前实现国际航空业务净零排放，这意味着各国政府和业界愿意暂时搁置争端，齐心协力向2050年实现净零碳排放同一目标进发。今年6月，国际航空运输协会第79届年度大会公布了关于航空业2050年实现净零碳排放的一系列路线图，涉及到飞机技术、能源基础设施、运营、财务和面向净零碳排放的政策考虑等多个方面政策举措。
与此同时，我国也积极推进航空业绿色发展。2022年初，《“十四五”民航绿色发展专项规划》发布，提出民航业绿色转型要坚持能源低碳化，并将此作为行业绿色转型的主战场，努力推动可持续航空燃料商业应用取得突破。近期，《绿色航空制造业发展纲要(2023—2035年)》从航空制造的角度，坚持多技术路线并举，积极探索绿色航空新领域新赛道。在强调可持续航空燃料应用的同时，突出电动和氢能等新一代航空动力飞机的研发和应用，致力于从源头提高航空业的自主减排量。
如何减少飞机碳排放？可持续航空燃料成中短期内的有效技术路径
促进航空业绿色低碳发展的途径较为多样，主要有技术和效率进步、碳抵消服务、碳抵消和碳捕捉、可持续航空燃料使用（SAF）和航空器技术创新等。
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其中，技术和效率进步主要指飞机轻质材料的研发、空气动力学效率和燃油效率等，这可以有效降低飞机的能耗，从而减少碳排放。国际航空运输协会（International Air Transport Association）的数据显示，1990年以来，每客公里的燃油消耗量已减少一半。而碳抵消服务主要指航空企业通过购买森林保护项目等的碳信用额度来抵消飞行过程所产生的碳排放，为其提供一种快速消减碳足迹的途径。相比直接减排技术，目前碳抵消服务争议较大，主要用于航空企业节约成本及“绿色宣传”。
相比航空器技术的进步，可持续燃料似乎是中短期内航空业减排的最有共识的技术路径。由于航空业对高燃料密度，低温环境耐受及使用安全性上有更为苛刻的要求，燃油模式在短时期内很难被其他能源形势取代。同时，在航空企业运行中，95%以上的能源消耗和碳排放来自于航油，也是航司最大的运营成本项目之一，发展可持续航空燃料成为实现民航业深度脱碳的最优手段。
可持续航空燃料是指在生产和使用过程中对环境影响较小的燃料，与主要由石油炼制而成的航空燃料相比，可以降低约80%的二氧化碳排放。目前，可持续航空燃料的主要来源有生物燃料、氢燃料等多种形式。根据IATA发布数据显示，到2050年，SAF预计将提供实现净零排放所需的约62%的碳减排。
我国很早便布局SAF应用方面的验证工作，并逐步在飞机交付以及商业运营的飞行中开始提升SAF使用的范围。在2011年10月，由中国国航、中国石油、波音公司和霍尼韦尔UOP共同合作，中国首次航空可持续生物燃料验证飞行在北京首都国际机场成功实施。此次试飞中使用的源自麻风树的生物航空燃料以1:1的比例与产自石油的航空燃料混合，为执行试飞的波音747-400型飞机的一个引擎提供动力。2023年4月，法国总统马克龙访华期间，空客与中航油签订战略合作备忘录，将合作探究SAF燃料源头的多样化发展，优化SAF燃料产业供应链，提高SAF燃料的生产和使用。
但SAF受政策、发动机技术、能源基础设施等因素影响，且生产成本较高，成为制约其应用的关键因素。如占据主流的先进生物燃料是一个更具可行性的短期方案，但其来源分散、供应链难以构建、收集成本高昂，成为制约可持续航空燃料应用普及的痛点。因此，虽然SAF的降碳效果显著，但其应用仍受限，SAF具体的技术和商业路径仍有待明确。
实现零碳飞行：新能源飞机还有多远？
虽然以上讨论的航空业减排路径更具有可行性，但从更长远的发展来看，研制出完全不产生碳排放的飞行器，如开发初纯电动飞机、混动动力飞机和氢能飞机，是实现航空业“零碳飞行”的终极理想场景。
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航空业不仅是碳减排和应对气候变化备受关注的领域，也是世界主要国家产业竞争的重要阵地。因此，将减排的压力转化为动力和机遇，发展新一代航空器及推进动力系统，已经成为世界主要国家和主要飞机制造厂商的战略选择。这不仅可以提高飞机本身的自主减排能力，还可以增强对其他国家航空产业的竞争优势，是航空业发展的未来。
近年来，随着新能源产业的发展，新材料、电池等技术不断取得突破，电动飞机的发展势头迅猛。未来，新能源飞机能否像现在的新能源汽车一样快速替代燃油车呢？
有研究表明，电池组的比能量密度可以在本世纪中叶前后达到 800 瓦时/千克，即在 2050 年左右，锂离子电池将能够为单通道 A320 型飞机或波音 737 型飞机提供不间断飞行 约 1110 公里所需的动力。在保持技术稳定进步情况下，最大航程2200公里的全电动飞机将在本世纪下半叶有望取代 80% 以上的燃油飞机。
但不可否认的事实是，目前正在开发的所有燃料技术中，电池能提供的功率最小，但重量最大。未来30年或更长时期，用纯电动飞机搭载100名以上乘客似乎不太现实。但从此次《绿色航空制造业发展纲要（2023-2035年）》部署和发展目标看，未来5-10年在城市低空航运城市场景中，eVTOL、轻小型固定翼电动飞机、新能源无人机等创新产品应用将加快呈现。
新京报零碳研究院研究员 任大明
编辑 陶野 校对 陈荻雁
