電動飛機
勞斯萊斯的電動飛機「Spirit of Innovation」。翻攝自勞斯萊斯 YouTube

隨著氣候變遷,電動車產業將在國際蓬勃發展,那電動飛機呢?碳排放量也很大的航空業,除了電動飛機,能夠如何綠化它的產業?綠化後的航空業,能夠趕上人類的氣候變遷速度,減緩地球暖化嗎?

飛機的碳排放量有多大?

搭飛機的碳排放有多大?一架波音 747 能夠搭載 24 萬公升的燃料,約等於 10 分之 1 奧運等級泳池的大小,而且還會以每秒鐘 4 公升的速率在燃燒燃料。

若拿飛機跟汽車比呢?以全球溫室氣體排放來源來說,汽車產業的碳排放量佔總體大約 9%,飛機的比例則較小,但也可觀,佔了 2.8%。

若拿同等距離比較汽車跟飛機,拿一個情境來比擬:現在有 100 位婚禮賓客,要從基隆市到墾丁參加婚禮,他們如果一起搭一架飛機,或者每人各開一部汽車前往,哪個碳排放量較高?

這個問題由關心氣候變遷的非營利媒體 Grist 提出,他們用的例子是波士頓到費城,距離與從基隆到墾丁差不多(300 英哩,約等於 480 公里)。他們計算的結果是,每位駕駛會產生 104 公斤的二氧化碳;但若一起搭飛機,每位乘客則會產生 184 公斤的二氧化碳。亦即,相同距離下,搭飛機的碳排比開車來得高。(但如果共乘車就另當別論)

既然飛機的碳排放那麼多,該如何降低?國際航空運輸協會於今年 10 月宣佈,要在 2050 年實現淨零碳排放;但是,到了 2050 年,將會有 100 億人次飛行的需求,當年必須減少至少 18 億噸的碳排放,從現在累積到 2050 年得減少 212 億噸。讓我們從下面 5 個面向:電動飛機、混合動力飛機、永續燃料、碳抵銷以及提昇效率,觀察目前航空業的減碳進度到哪了。

電動飛機

日經新聞》將電動飛機分為 3 種:不需要跑道就可垂直起飛與降落的「飛行汽車」、搭載個位數到 10 幾位乘客的小型飛機、搭載 10 位數以上乘客的中大型飛機。

目前的電動科技尚未能為大型客機提供動力,但我們來看看電動飛行汽車與小型電動飛機的進度。

飛行汽車可應用於城鄉的短程距離。德國飛行計程車新創公司 Volocopter 正在開發從羅馬機場載乘客到市中心的服務,預計能以最高時速 110 公里速度飛行,讓旅客在 20 分鐘內從機場抵達市中心,不會塞車,也不會排廢氣。但推估要價 140 歐元(約新台幣 4500 元)。

一款新型電動飛行計程車3年內將在義大利羅馬營運,以最高時速110公里速度飛行。(圖片來源:Volocopter公司網頁)

小型飛機的開發漸趨成熟。勞斯萊斯的電動飛機「Spirit of Innovation」在 16 日的測試飛行中,達到每小時 623 公里的最高時速。這架飛機使用 400 千瓦的電動動力系統,等於 535 匹馬力的超級跑車,它的電池組可以為 7500 支手機充電。

勞斯萊斯的電動飛機「Spirit of Innovation」:

在本月 1 日,紐西蘭新創公司 ElectricAir 創辦人傅利曼(Gary Freedman),獨自駕駛雙人座電動飛機,飛越紐國南北島間的水域,成為第一個駕駛電動飛機飛越庫克海峽(Cook Strait)的人。威靈頓國際機場(Wellington International Airport)官員認為,這趟飛行可能是電動飛機飛越任何水域的最長距離。

傅利曼駕駛電動飛機橫跨紅色圈圈的 2 個地點。

這架飛機重量不到 400 公斤,飛行時比傳統飛機安靜。傅利曼以每小時 130 公里相對較慢的速度飛行,以維持電量。傅利曼說,飛機充滿電約需 1 小時,最長飛行時間也約 1 小時。

目前威靈頓國際機場正籌畫新的 12 人座位電動飛機定期短程航班,將在約 5 年後運行。

混合動力飛機

聯邦銀行估計 2040 年混合動力飛機的全球市值會達 1780 億,許多企業已經開跑。

美國電動飛機公司 Ampaire 在 2019 年成功啟航第一架油電混合載客小型飛機。該飛機有雙引擎,其一為傳統活塞引擎,另一為電動引擎,比起傳統引擎,能夠省下 30% 的燃料。

最近 Ampaire 與夏威夷的「Mokulele Airlines」合作,以島際飛機來測試該油電混合飛機的系統。同時他們也完成了在英國的測試,以 418 英哩(大約是台北到沖繩的距離)打破了油電混合飛機航程的最遠紀錄。

Ampaire 在夏威夷的飛行:

Ampaire 技術官萊夫雷斯(Ed Lovelace)說:「油電混合不是最終目標,但讓我們更快進入市場。」Ampaire 希望未來能夠帶著他們有的知識與技術,設計出獨有的全電動飛機。

永續燃料

各國的航空公司正如火如荼地發展航空永續燃料。

英國及西班牙合資的航空公司「國際航空集團」(International Airlines Group)計畫在 2030 年自家 10% 的飛機使用永續燃料,並將在未來 20 年投資 4 億美元於燃料研發。

阿布達比的阿提哈德航空(Etihad Airways)與哈里發大學(Khalifa University)、波音與飛機製造商賽峰(SAFRAN)合作研究,從鹽水植物中提煉出永續生物燃料。

今年 6 月,倫敦希斯洛機場(London Heathrow)成為英國第一家整合永續航空燃料到燃料分配系統的主要機場,有 5 到 10 架短程飛機正在試驗使用永續燃料。

比起石油燃料,永續航空燃料能夠減少 80% 的溫室氣體,是 2050 年零碳排的關鍵。但它的缺點是比石油燃料貴 3 倍。在疫情尚未到來的 2019 年,商業航空業 1 年所使用的飛機燃料為 3 億噸,但該年產製的永續航空燃料才 20 萬噸,可見尚未普及。

碳抵銷計畫

碳抵銷方面,也有許多航空公司開始執行。

國泰航空在 2007 年啟動「飛向更藍天」計畫,也就是幫乘客計算指定航班的碳排放量,並讓乘客可購買該抵銷量,客戶的捐款將直接用以資助經第三方審核的減排項目。該計畫至今已抵銷了 16 噸的二氧化碳,等於計程車從香港國際機場開到市區 3 千萬趟的碳排放。

瑞士航空和德國的漢莎航空的創新中心合作,推出「Compensaid」平台。乘客可以在瑞士航空官網上選擇購買永續燃料,以抵銷所搭乘航班排放的碳;或者捐錢給瑞士氣候保護非營利組織「myclimate」。

瑞士航空 Compensaid 頁面。圖片來源:翻攝自瑞士航空 Compensaid

要飛,也要飛得有效率

目前航空產業已經大大改善飛機的效率。比起 1960 年代,現在的飛機效能增進了 85%,聯合國計畫於 2050 年前,每年飛機的燃料效能要增長 2%。但由於班機量的增加,這些效能可能都會被抵銷,甚至趕不上班機量所增加的碳排放。

另外一個可以增加效率的環節則是航班路線。法國航空(AirFrance)和「挪威穿梭航空」(Norwegian Air Shuttle)已經和 AI 技術公司 Sky Breathe 簽約,他們能夠分析飛航措施,以減少燃料消耗。

從上來看,從航空產業來減碳排的方向很多,各廠商與企業也努力趕上研發與應用進度。但即便產業走在前頭,仍需要政府的政策決定方向。國際航空運輸協會理事長沃爾許強調,就像電動車產業一樣,航空產業若要實現凈零能源轉型,也必須得到政府政策的支持,就看各國當局能不能迎頭趕上了。

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參考資料

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(首圖來源:翻攝自勞斯萊斯 YouTube