氢遭抛弃 航空燃料未来在何方？

氢动力客机一度被视为航空业的未来，但世界各地的喷气式客机大部分仍在使用煤油。一旦煤油耗尽，我们又当使用何种燃料来维持航空飞行呢?70年前，“兴登堡”号飞艇发生空难事故，短短32秒，人们对飞艇和氢燃料的信心便荡然无存。现在，航空业再次将氢抛弃。氢一度被视为一种具有发展前景的未来航班“绿色”燃料，遗憾的是现在遭到抛弃，而受宠的则是生物燃料以及能够在更大程度上节省燃料的技术。

氢燃料梦想破灭

《绿色航空》是一本网络杂志，报道的重点是航空业和环境，该杂志编辑和出版人克里斯托弗·索格纳表示：“现在的客机和发动机制造商并没有严肃对待氢燃料。氢不可能在短期内满足客机安全运营所需具备的标准。喷气机燃料需要满足非常严格的标准，例如冻结点和闪点等等。此外还有基础设施问题，这涉及到氢燃料如何储存和运输等问题。如果使用氢燃料，每个机场需要建造一家规模与发电站相当的氢燃料工厂。”虽然氢是一种潜在的更绿色燃料，但还是被世界各地的航空公司和制造商抛弃，研制氢燃料低温客机的想法也被他们搁置一旁。

我们应该对航空燃料的未来感到担忧吗?航空业显然已经处于担忧之中，因为不管采用何种燃料驱动未来的所有航班，喷气式客机的未来都是一片黯淡。面对与其他化石燃料消耗大户同样的命运，喷气式客机必须找到煤油的替代品，才有可能在下个世纪继续存在和发展。根据最乐观的估计数据，截至下个世纪中期，地球将消耗掉最后一桶石油。人们一度对氢抱有希望，认为这种燃料可以为下一代喷气式客机或者低温客机提供动力，然而现在，这个梦想已经破灭。

成本较高不便携带

氢燃料的效率虽然是燃油的3倍，但即使是液态氢，体积也是燃油的4倍。现在，世界上已经有几款原型低温客机使用氢做为燃料。尽管投入数十亿美元进行研究，氢未能证明自己比其他能源更绿色，商业发展前景也就荡然无存。英国政府资助的可持续性航空组织Omega技术负责人伊恩·珀尔教授表示：“制造氢燃料需要投入巨大成本。生产过程需要耗费大量能源，我们需要不会释放出二氧化碳以及其他很多污染物质的电力来源，而满足这个条件的能源并不多。”他指出，即使全球石油价格保持到每桶70至85美元，可选性燃料仍不具有可行性，无法在经济上具有竞争力。

12年前，航空业专家似乎非常看好氢做为新型超级燃料的发展前景。他们认为，通过水电获得的液态氢能够成为无污染的终极燃料，改进之后便可用于当今的客机。就这样，世界各地的航空公司计划从根本上对客机进行重新设计，携带体积巨大的液态氢。低温喷气式客机的外观不免让人联想到“雷鸟”2型飞机，它们机翼较短，机身庞大。数百万纳税人的钱投入这些计划，但研制者似乎忽略了一个事实，氢燃料成本仍然较高并且会产生污染。

2000年起，空中客车公司参与到欧盟资助的为期26个月的低温客机计划，评估使用氢燃料的可行性同时研制一款可实现零碳排放的客机。研究人员发现这种客机需要的油箱体积是当前客机的4倍。模型显示更大的外表面将导致能耗提高幅度超过十分之一，运营成本提高5%左右。

安全性受到质疑

最大的问题是，如何在保持客机空气动力学性能的同时携带笨重的氢燃料。戴姆勒·奔驰宇航公司的工程师研制出一款小型验证喷气机，他们给出的答案是，将油箱置于客舱顶部。头顶上就是数吨重的深冻易燃氢燃料，乘客难道不会感到紧张吗?专家们表示乘客没有紧张的必要。戴姆勒·奔驰宇航公司发言人罗尔夫·布兰德特说：“这种油箱位置不会影响客舱和货舱，在发生事故或者泄露情况下，氢燃料会向上喷出。美国宇航局几年前进行的测试显示，氢燃料对乘客带来的风险很小，即使发生撞击事故也是如此。”

乘客被氢燃料起火后烧死的惨剧发生概率很低，因为氢在很低的温度燃烧，客机的铝材料机身可以保护乘客安全。但乘客有可能被冻死，低温客机使用的氢燃料被冷却到零下253摄氏度。尽管存在这些缺陷，航空业对氢燃料的反应一度很积极，空客和合作伙伴戴姆勒·奔驰宇航公司曾宣布在2020年之前用氢燃料取代煤油。然而现在，氢燃料对航空巨头的吸引力已经荡然无存，转而强调在化石燃料上投入更多时间和精力。

其他燃料受宠

空客研究与技术部门的莱纳·范·维莱德解释说：“煤油是一种非常出色的燃料，其他燃料很难与之相提并论。使用氢做为燃料具有可行性，我们已经证明了这一想法，但我们无法在做到环保的前提下为航空业生产足够的氢燃料。”

目前，空客致力于研究降低能耗和研发更绿色的合成煤油和“瘦身型”客机和发动机。除了氢动力外，核动力、太阳能和电动商业客机也均被暂时搁置一旁。索格纳表示：“问题的关键是找到一种可选性喷气机燃料。利用可持续能源生产的生物燃料不会与粮食和水竞争，必须予以重视。此外，生物燃料也不会让客机发动机和现有燃料运输系统在很大程度上做出改变。包括煤转燃料和液化气在内的可选性喷气机燃料混合比例达到50%已得到批准。多年来，南非机场一直使用煤转燃料作为喷气机燃料。”[page]

鉴于航空业较长的产品周期，如果航空公司不希望在下一个千年停滞不前，尽早转向可选性燃料可能是一种明智的选择。根据政府间气候变化专门委员会提供的数据，航空业以每年大约9%的速度增长，所排放的温室气体在发达国家中的比重达到3.5%左右。除此之外，客机还会排放氧化氮，所产生的影响估计是二氧化碳的2到4倍。一系列令人沮丧的现实无疑是在告诉人们，打造绿色天空面临着极大难度，就像将航空公司的董事会“请上”自行车一样困难重重。

客机可以选择的其他燃料

1.生物液体燃料

美国政府的一家研究中心进行的研究显示，美国进口的用于交通运输的石油中有17%可以由藻类生产的生物液体燃料取代。目前进行的实验将从藻类到砍伐废弃物再到垃圾的一系列材料作为生产生物液体燃料的原料。

5年前，人们还认为生物燃料在技术上不具有可行性，无法替代航空煤油。现在，生物燃料却被视为确保航空业拥有一个可持续绿色未来的最理想之选。商业航班使用混合比例达到50%的生物燃料有望在未来6个月得到批准。

劣势

种植植物生产生物燃料所产生的二氧化碳可能超过使用煤油。“行动援助”组织和英国皇家鸟类保护协会公布的一份报告指出，发展用于生产生物燃料的种植园所产生的排放将是使用化石燃料的2.5至6倍。

2.煤转液态燃料

将煤炭转化成液体燃料的过程被专家们称之为“煤液化”，允许煤炭成为石油的替代品。混合比例达到50%的煤转燃料已得到批准。多年来，南非机场一直使用煤转燃料作为喷气机燃料。南非是世界上唯一一个经营商业煤液化产业的国家。

劣势

石油价格不断攀升，无疑会提高煤转燃料生产成本。将煤转燃料产量提高到相当高的水平需要数十年时间。除此之外，生产过程也会产生大量碳排放。

3.气转液态燃料

气转液态燃料通过提炼过程获取，即将天然气或者其他气态烃提炼成汽油或者柴油。将富含甲烷的气体转换成液态合成燃料，或者直接转换成合成燃料需要通过费托合成过程。气转液态燃料与常规喷气机燃料拥有同样的二氧化碳生命周期，但在保护当地空气质量方面，气转液态燃料得分较高，这要归功于不会产生硫，降低微粒排放以及利用来自石油钻井平台并且通常被白白烧掉的甲烷。

劣势

释放大量温室气体，提炼过程也会消耗大量能源。