1952年，英國生產的德哈維蘭彗星客機開始載客飛行。彼時，飛行仍然是有錢人的特權。

1960年，隨著更多噴氣式客機投入運營，全球民航客運量首次突破1億人次大關。

1970年，波音747開始商業運營，飛行開始走向平民階層。如今，飛行已經成為許多人出行的首選。

2019年，全球民航業年客運量達到45億人次。

與此同時，2019年全球商業航班產生了9.15億噸的CO2，而全球范圍內，人類活動產生的CO2排放量超過了430億噸。

在噴氣式客機出現后的70年里，飛機的性能和民航運行效率都有了大幅度的提升。像A380、A220、波音787、ATR-600和巴航工業E2這些新一代客機的燃油消耗已經低于每百客公里油耗3升（即3L/100PK，也就是載每1名旅客飛行100公里所耗油量）。

然而，航空業80%的碳排放來自于 航程1,500公里以上的航班。 一方面，其他交通方式基本無法在這樣的場景下取代飛機； 另一方面，飛行距離長，累計人均燃油消耗自然也高。 因此，以人均排放量來計算，飛行仍然是增幅最大、增速最高的一種交通模式。 若放任不管，到2050年，民航飛機的排放量可能達到疫情前的3倍。

全球變暖的危害已是全球公認，控制和降低碳排放迫在眉睫。

航空業也一直在節能減排方面努力著。在國際民航組織ICAO提出的國際航空碳抵消和減排計劃(CORSIA)后，國際航協IATA也通過了全球航空運輸業于2050年實現凈零碳排放的決議。

所謂凈零碳排放 (Net-zero Carbon Emission)，也就是碳中和，指的是通過使用低碳能源、植樹造林等方式，抵消人類活動直接或間接產生的二氧化碳，實現正負抵消，達到相對的「零排放」。

這么解釋，聽起來也許像是數字游戲。但實際上，按照2050年全球客運量達到100億人次的需求計算，這一目標意味著在2050年，全球航空運輸業必須減少至少18億噸的碳排放。

按照這一目標，從現在到2050年期間，全行業將累計減少212億噸的碳排放。

要實現這一宏大的目標，必須單刀直入，解決問題。眾所周知，飛機的碳排放主要來自化石燃料的使用。如果能夠開發采用低碳甚至零碳能源，那么就能大幅降低航空業碳排放。

實際上，從制造商到供應商，早已開始這方面的探索，并取得了一定成果。傳統制造商也開始發布「新能源」概念機。

巴航工業的4款Energia概念機

像是 巴航工業在11月份發布的Energia系列概念機， 就根據不同的航程、載客量匹配了不同的能源方案，包括混電、氫燃料電池、純電、純氫噴氣動力。

今天就來講講，航空業的「新能源」！

01

地溝油上天

Sustainable Aviation Fuel

可持續航空燃料Sustainable Aviation Fuel （簡稱SAF）是目前走在最前頭的一種替代燃料。 S AF實際上是可以用來驅 動飛機引 擎的各 種生物 燃料 ( biofuel) 的統稱。

不知道大家還有 沒有印象，早些年，曾經有 不少「地溝油上天」的新聞報道。 那就是SAF的其中一條技術路線。 實際上，除了廢棄食用油提 煉以外，酒精、動物油脂、植物油脂、農林殘留物等都能提煉成為航空燃料。 根據不同的原料和技術手段，SAF也分出了不同的技術路線。

目前，走在最前頭、最接近大規模商用的是HEFA，全稱Hydroprocessed Esters and Fatty Acids，氫化酯及脂肪酸，又稱Hydrotreated Vegetable Oil 加氫處理植物油 HVO。這種生物燃料的優點在于化學性質上等同化石燃料，理論上可以完全取代航空煤油在現有引擎上直接使用。換句話說，就是理論上現有的飛機引擎都可以直接100%使用這款生物燃料。

HEFA可以通過動物脂肪與油菜籽、大豆、玉米或妥爾油（又稱紙漿浮油，造紙過程的副產品）這些原料共同提煉制成。這也意味著，HEFA的原料大部分來自人類活動產生的廢料，像是屠宰場廢料、地溝油、煉紙廠副產品等，從源頭就減少了廢棄和碳排放。

以瑞典一家廠商為例，他們生產的HEFA所用的原材料如下：35%宰場廢料，23%廢棄食用油，22%紙漿浮油，15%棕櫚油和5%的動物脂肪。而他們混入50%HEFA的柴油可以減少46%的CO2排放，相當于HEFA燃燒所產生的CO2只有傳統柴油的4%。

在理想狀況下，從生產到燃燒的完整周期，SAF可以減少高達80%的碳排放。 是的，你沒看錯，這里說的是全周期。 這其實和現在開新能源車一樣，即便你的車在行駛途中不產生排放，但是如果使用的電來自煤炭等能源，那么實際上你的碳足跡并不是真正為0。 這也是近年來，節能減排中一個非常重要的概念： 全周期的碳減排，才能真正意義上的碳減排。

當然，作為一種新型替代燃料，監管部門和制造商都需要更多的數據來驗證這款燃油在航空業使用的安全性、穩定性和長遠影響后才能放寬使用限制。一些問題也必須假以時日才能取得答案，比如說是否會對引擎和油路造成腐蝕？因此，目前HEFA在商用領域都是與傳統航空煤油以50%的配比上限使用。此外，正如所有SAF現階段面臨的問題一樣，HEFA的缺點同樣是生產成本較高，必須達到較大的生產規模才具備經濟性。原料短缺也是制約SAF未來發展的一大要素，科學家們正在積極發掘更多可以用于生產SAF的原材料。

除了SAF這些已經成為現實的替代燃料以外，航空業也在積極探索其他綠色能源的應用。比如說混合動力、純電和液氫。

2012年，一架巴西蔚藍航空的E195使用甘蔗制成的生物燃料進行演示

02

量身訂做

Tailor Made

相信大家也都知道，飛機要更高效率的飛在天上，就必須「斤斤計較」，盡可能的減少重量，也要降低風阻。因此，所選的能源的能量密度就成了關鍵。所謂能量密度，也就是單位一定的空間或質量物質中儲存能量的大小。

以上文提到的巴航Energia系列概念機為例，你會發現，他們在載客量最小、航程最短的飛機上采用了純電，再通過混合動力的方案提升了9座飛機的航程，為19座飛機選擇了氫燃料電池，在35-50座的支線客機上則是選擇液氫/SAF能源。載客量與所選能源的能量密度成正比。

這4款機型的型號，根據載客量和能源選項，型號分別是：E9-HE（9座，油電混合），E9-FE（9座，純電驅動），E19-H2FC（19座，氫燃料電池），E50-H2GT（50座，液氫/SAF）。除了油電混合的E9-HE以外，其他三款機型都可以做到100%零碳排放。

巴航工業也務實地按照目前技術發展的趨勢給出了每款機型預計面世的時間線：

單純從能量密度的角度來看，液氫確實是最適合的清潔能源。 而且液氫燃燒后的產物就是水，沒有任何的溫室氣體和有毒氣體產生。 那么，這個看似完美的選項為什么卻要等到2040年才出現呢？

這就涉及到了液氫的運輸和儲存了。眾所周知，H2一般以氣體形式存在。在標準大氣壓下，需要達到-252.7攝氏度才能變為液體。儲存液氫也就需要低溫、高壓。然而，為了保證低溫、高壓條件，不僅對儲罐材質有要求，而且需要有配套的嚴格的絕熱方案與冷卻設備。以現有的技術儲存液氫，光保溫就要消耗30%左右的質量能量。這樣的能量消耗，對于飛機而言顯然并不經濟。

液氫儲存罐

好消息是，科技總是在進步的。 巴航也認識到了這當中面臨的問題，才規劃了上邊看到的技術路線。

油電混合和純電技術目前在汽車行業已經得到成熟運用，轉移到航空領域，最大的問題是電池能量密度，其次是安全性。對此，巴航也表示，裝在飛機上的電池將是「高密度電池」。相信提高電池能量密度，會是他們一個主力研究的方向。實際上，巴航工業已經制造出一架純電的農用飛機進行試飛。和汽車一樣，飛機也會沿著混動->純電->燃料電池的發展路線走下去。

值得一提的是，不管哪種替代能源，在未來相當一段時間內都無法全面取代傳統燃料或者SAF。針對這個事情，筆者還專門請教過工程師出身的巴航工業大中華區商用飛機高級市場經理謝威先生。他表示，巴航Energia的4款機型是分別針對不同的飛行任務和市場需求而設計的，并不意味著SAF、混動是液氫、純電的過渡產品。巴航的策略是將使用場景與性能相匹配，設計研發更加細分的機型。以筆者的理解，就是「量身定做」，拒絕浪費。

電池能量密度低，目前看更適合小飛機

這個說法和行業的規劃也是契合的。從IATA給出的設想我們也可以看到，所謂的碳抵消實際上只占18億噸減排中的8%。近80%的碳減排來自替代燃料和新能源技術的應用。其中，65%來自可持續航空燃料（SAF），也就是生物燃料的推廣使用，13%來自純電和氫這些新能源的應用。

03

為了更美好的未來

For a Better Future

在這個資本運作的年代，新能源就像一塊美味誘人的大蛋糕，吸引了無數人。 然而，航空是極具挑戰性的行業。 近年eVTOL行業雷聲大、雨點小的表現也證明了，做PPT容易，飛起來 很難。 在SAF已經逐漸成熟的時候，毅然決定探索其他綠色能源，哪怕對于一家成熟的制造商而言，都是一件極其冒險的事情。

eVTOL機型層出不窮，走向商用的還不多

巴航在全力研發EVE eVTOL之后又提出了Energia系列概念機，當然不是僅憑胸口貼著一個「勇」字。

巴航商用飛機主席兼CEO Arjan Meijer坦言： 『很多初創公司都試圖讓他們的（概念飛機）飛起來，但是為一款新機型取證需要很多歷練。 我不太相信他們所提出的性能目標和激進的時間表。 而比巴航大的制造商很難控制成本。 巴航有50年的輕型飛機和支線飛機制造和取證經驗，而且公司架構更加簡單靈活，控制成本上也更有競爭力』。

筆者也曾經問過巴航工業大中華區總裁及商用飛機副總裁郭青先生：這很可能是一件吃力不討好的事兒，為什么巴航要去做這個事情？

他的回答是： 『我們都只有這么一個家園，總要有人去把這件事情做了』。

這樣的精神在巴航是一個共識。

巴航工業商用航空副總裁羅德里格·席爾瓦（RodrigoSilva e Souza）在去年的聯合國COP26氣候變化大會上就這樣說道：『擺在航空業面前的只有一條路，那就是可持續發展的道路』。

確實，只有確保我們的明天更美好，今天的奮斗才會有意義。環保，已經吹響了下一個時代的序曲，讓我們拭目以待更美好的未來。