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薛偉傑:技術研發進度不及預期 空巴推遲量產氫動力飛機

【明報專訊】據外媒報道,由於技術研發進度不及預期,全球最大的民航機生產商空中巴士已經決定,推遲原定在2035年或之前開始量產氫動力飛機的計劃。這個消息不但打擊了部分環保人士的期望,甚至對於航空業的碳中和願景來說,也是一大挫折。

原定2035年開始量產

現估計需推遲5至10年

綜合路透社、法新社(AFP)和英國《金融時報》等歐洲媒體報道,空中巴士是在上星期五宣布有關決定。但該公司未具體說明,量產氫動力飛機的計劃需要推遲多少年,只表示要推遲至2035年之後。據報道,空中巴士在一封電子郵件聲明中表示:「氫氣有潛力成為航空業的革命性能源。然而,我們認識到,發展氫生態系統涵蓋基礎設施、生產、配送和監管框架,是一個巨大的挑戰,需要全球合作和投資。」

法國工會組織Force Ouvriere Union透露,空中巴士在上星期四通知該公司的員工,相對於原定在2035年或者之前推出氫動力飛機的目標,該公司相關關鍵技術的研發進度落後了5至10年。這個差距令到氫動力飛機的推出時間必須重新評估,很可能要推遲到2040年代。這個延遲量產的決定,也突顯了在航空業研發和實現氫動力技術的挑戰。該工會表示,空中巴士已表明,將會削減25%的氫動力計劃預算,並計劃停止在一架改裝的A380大型客機(稱為A380 MSN1)上測試氫燃料電池發動機的計劃。

氫動力飛機減排貢獻

料2050年前微不足道

其實,在上星期初,由於一項最新預測指歐洲航空業實現淨零排放的成本將會激增至超過1萬億歐元,多家歐洲航空公司都大幅調低了它們對於氫動力在2050年實現淨零排放方面的預期貢獻,由2021年預期的20%,大減至6%。然而,空中巴士在上星期二仍然向英國《金融時報》強調,維持在2035年開始量產氫動力飛機的雄心目標不變。但諷刺的是,才不過兩三日,該公司的態度就出現了180度的大轉變。

至於歐盟航空安全局(EASA),去年12月還針對氫能在航空業的應用和審定,在德國科隆舉辦第一屆氫動力飛機認證國際研討會,邀請了美國聯邦航空局(FAA)、英國民航局(CAA)、日本民航局(JCAB)、標準化組織、研究機構、學術機構、燃料電池企業、初創企業和產業巨頭的代表參與,討論制定氫能航空器的「EASA/FAA/CAA」聯合審定路線圖、管理框架、標準化組織等議題。

據報道,空中巴士的高層日前已經承認,生產可以搭載100名乘客的氫動力支線客機(極可能是渦輪螺旋槳飛機)的計劃,預料只會對航空業在2050年或之前實現淨零排放的願景作出微不足道的貢獻。市場現時估計,至少在未來25年內,航空業都是主要倚靠「可持續航空燃料」(SAF)來減少溫室氣體排放。

所謂可持續航空燃料,通常是由農作物、回收廢置食用油及其他非化石燃料來源製成。相對於傳統航空汽油,可持續航空燃料最多可以減低70%的溫室氣體排放量。不過,可持續航空燃料的生產成本往往比傳統航空汽油更加昂貴,而且在短期內,其生產和應用規模也十分有限。

據悉,氫動力飛機至少包括3種技術方案。第一種是使用氫燃料電池作為電力來源的電動飛機,以現時的技術限制,這幾乎一定要配合渦輪螺旋槳發動機;所以,這種氫動力飛機的推力、起飛重量和速度都較低,幾乎一定只能作為短程和小型飛機使用。第二種是直接燃燒氫氣(或液態氫)的飛機,這需要修改現時使用汽油的渦扇噴射發動機的設計;這種氫動力飛機好處是推力、起飛重量和速度都較高,理論上比較容易製成幹線客機甚或遠程客機。第三種是混合前兩種方案,既安裝燃燒氫氣(或液態氫)的發動機,又使用氫燃料電池作為輔助動力,這種設計的氫動力飛機應該是最複雜。而空中巴士代號ZEROe的氫動力飛機計劃3種方案都有研究。

但不論是採用哪一種技術方案,氫動力飛機面對的最大問題,仍然在於氫氣的生產、儲存、配送技術都不成熟,令到這種看來潔淨的能源遲遲未能大規模和合乎經濟效益地生產和應用。

氫氣生產儲存配送技術未成熟

先撇開生產和配送成本,單是如何在飛機上儲存大量氫氣,已經是一大難題。不論是採用金屬氫化物、高壓儲氫氣罐,甚或儲存液態氫,都有一些技術困難和成本問題。

有些意見認為,液態氫的體積能量密度比前兩者高得多,假如能夠解決其生產成本和絕緣隔熱問題(液態氫需要儲存在攝氏零下252.87度),飛機攜帶液態氫應該是最理想的方案。但原來,常溫常壓下的氫氣的體積能量密度大約只是汽油的1/3000。即使是液態氫的體積能量密度已經是常溫常壓氫氣的845倍,但也只是2535 kWh/m3,大約只是汽油的體積能量密度8600 kWh/m3的30%。

換句話說,即使不考慮冷藏和隔熱裝置,一架攜帶液態氫的氫動力飛機的燃料缸體積,也需要是現時燃燒汽油的飛機的3倍以上,才能達到相同的航程。

明報記者 薛偉傑

[科技觀潮]

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