航空脱碳

Dubai, UAE 15 十二月 2023

航空业不仅仅是个运输行业，更是一个强大的全球网络，它可以影响社会、推动经济发展，并有可能成为我们迈向更可持续未来的重要催化剂。

世界航空运输行动小组 (ATAG)[1] 强调了航空业的多方面影响，以及它对联合国 17 个可持续发展目标 (SDG) 中 15 个目标作出的贡献。

此外，航空业也是全球主要雇主，为全球提供 8,770 万个就业机会，以及 1,130 万个直接就业岗位。根据 ATAG 的数据，航空业为全球 GDP 贡献了 3.5 万亿美元。如果将航空业视为一个国家，它将是世界第 17 大经济体。[2]

但航空业对全球经济的贡献也有其环境代价：2018 年，航空业产生的排放占全球温室气体 (GHG) 排放量的近 2%，占能源相关二氧化碳排放量的 2.5%，相当于约 10 亿吨二氧化碳。[3]尽管与公路运输（占温室气体排放的 11.9%）或畜牧业 (5.8%) 相比，这些数字可能显得不那么显著，但在航空业，排放的影响会被不成比例地放大。

飞行带来的影响远非燃料燃烧。飞机改变了大气中多种气体和污染物的浓度，影响了短期和长期的臭氧水平，减少了甲烷，并产生了水蒸气、烟灰、硫气溶胶和凝结物（凝结尾迹）。虽然其中一些影响会导致气温变冷，但总体会产生变暖效应。因此，在全球变暖的诱因中，航空业的占比为 3.5%。

所以，我们面临的挑战是：保持航空业对世界经济的贡献，同时即使不能消除，也要减少航空业对全球变暖的影响。

直面挑战

ICAO 航空业已经认识到这些问题，并准备接受挑战。

2022 年 10 月，航空业在第 41 届国际民航组织 (ICAO) 大会上承诺，到 2050 年将实现二氧化碳净零排放。

这是继 2016 年国际民航组织（一个联合国专门机构）推出国际航空碳抵消和减排计划 (CORSIA)[4] 的开创性工作之后的又一举措，根据该计划，航空公司必须通过购买信用额度来抵消超过基线的排放，这些额度将根据航空公司在行业总排放量中的份额进行分配。

在持续到 2023 年底的试点阶段，基线为 2019 年[5]的行业排放量，然后从 2024 年开始，基线将降至 2019 年排放量的 85%。批评人士指出，航空公司或许可以通过使用一小部分由废弃食用油制成的可持续航空燃料 (SAF) 来完全避免购买碳信用额，这种燃料在美国得到了大量补贴。

但其中有一个重要的点被忽略：CORSIA 是第一次由单一行业部门同意在气候变化领域采取一项基于全球市场的措施。

加强监管

除了全球层面取得的喜人进展外，个别国家和协会作出的贡献同样值得关注。例如，欧盟 (EU) 在 2022 年将航空业纳入其排放交易体系 (ETS)。到 2026 年，使航空公司免于为碳排放付费的免费配额将逐步取消，这比欧盟委员会最初提议的设想提前了一年。计划到 2024 年将免费配额减少 25%，到 2025 年将减少 50%。

CORSIA 的批评者指出，欧盟体系中的碳信用额比 CORSIA 下发放的碳信用额要贵得多，每吨成本约为 90 欧元（合 96 美元），而 CORSIA 下的碳信用额为每吨 3 美元。但欧盟体系受到贸易问题的限制[6]，而 CORSIA 则覆盖了世界大部分地区（见图）并且正在扩大。虽然纳入了英国和瑞士，飞往欧盟以外其他国家/地区的航班仍将豁免。这主要是 2012 年对峙的结果，当时中国威胁要停止从欧洲空中客车公司 (Airbus) 购买飞机，而美国则威胁，如果欧盟要求所有航班都加入其计划，美国就不会遵守。

CORSIA 覆盖范围

Corsia Coverage

我们从中得到的教训或许是，由航空业自己主导的倡议比基于地理位置的计划更有可能得到广泛采用。然而，航空业的能力有限，不能完全掌控这一转变的关键环节。无论是燃料生产、飞机制造，还是机场和空中交通的管理，在复杂的航空运营网络中，每个组成部分都由不同的实体控制。如果所有这些不同要素未能达成一致意见，脱碳将更具挑战性，但如果能够实现真正的合作，航空业及其各个参与者就可以从规模和协同效应中获益，从而产生真正的改变。

目前的种种迹象令人鼓舞。在过去的几十年里，航空排放增长放缓表明航空效率有了显著提高。事实上，每 RPK 的二氧化碳排放量（衡量航空效率的一项指标）在 2018 年降至 125 克左右，而 1950 年是这一数字的 20 倍，1960 年是这一数字的 11 倍。

在过去的半个世纪里，航空效率的飞跃归功于飞机技术和设计的进步、每次飞行可携带更多乘客的更大尺寸的飞机，以及增加的“客座率”，即可用座位公里数 (ASK) 的利用率。简而言之，如今的航班比以往更满。

Global Airline traffic efficiency

排放目标

航空价值链上的许多公司已经对实现各种环境目标作出承诺，如减排目标[7]和采用可持续航空燃料 (SAF)，以及加入可持续发展联盟等等。

其中一个重要的例子便是科学碳目标倡议 (SBTi)，该倡议在使航空业的环境目标与《巴黎协定》的净零目标保持一致方面发挥了关键作用。

SBTi SBTi 由四个有影响力的非政府组织联合发起：碳披露项目 (CDP)、联合国全球契约、世界资源研究所 (WRI) 和世界自然基金会 (WWF)。

其使命是使企业减排目标与到 2050 年实现净零排放的科学共识保持一致。SBTi 已经发布了航空 1.5°C 路径过渡指南[8]。这需要航空公司制定雄心勃勃的减排目标，要求到 2030 年每收入吨公里 (RTK) 的二氧化碳排放量较 2019 年的水平减少 30% 以上，到 2035 年减少 50% 以上。这与国际能源署净零排放路径设定的目标保持高度一致。

目前，已有 25 家航空公司承诺制定或已经制定科学碳目标 (SBT)[9]，但这些航空公司主要位于美洲和欧洲。这一航空公司团体的客运量占全球客运量的 30% 以上，它们的承诺标志着航空业向可持续实践的重大转变。与此同时，占全球市值总计约 20% 的多家航空航天和国防公司也承诺将其目标与 SBTi 保持一致。

注重效率

关于遏制二氧化碳排放的大部分讨论主要围绕燃料，即用可持续航空燃料取代航空燃料，或者用电池或氢气为飞机提供动力。不过，如果利益相关方准备合作，还有其他一些很有效的措施可以考虑。例如，根据麦肯锡的一项分析，在 2005 年至 2019 年（新冠疫情之前）期间，航空公司通过机队更新、载客率、座位密度和燃油效率计划，将每乘客公里的燃油消耗量降低了约 39%，复合年增长率约为每年 3.4%[10]。

Kid with plane

Fuel efficiency gains

目前已经有两项主要举措正在进行中，它们将通过对空中交通管制基础设施进行现代化改造来减少排放：美国 NextGen 和单一欧洲天空 [11]计划。在美国联邦航空管理局的监督下[12]，NextGen 将推出“基于性能的领航”，以选择更短、更精确的飞行路径，从而节省燃料。虽然欧盟计划通过欧盟共享空域消除了国界，但据计算，此前大多数行程会增加 49 公里。

国际航空运输协会 (IATA) 总干事 Willie Walsh 表示：

“通过‘单一欧洲天空’，你可以将欧洲的二氧化碳排放量减少 10% 到 12%，这可以在一夜之间完成。你不需要进行任何技术投资。

我们的飞机已经拥有飞行最有效航线的技术。”

飞机创新

航空公司减少碳足迹的另一种方法是更频繁地更新机队，使用更新、更高效的飞机。特别是考虑到未来可能出台的法规，如使用可持续航空燃料的义务或煤油税，这种方法能够以更低的成本，甚至是负成本，来降低排放水平。

凭借目前可用的机型，航空公司可以减少高达 15% 至 20% 的碳排放量，具体取决于其机队的当前状态。在未来 10 年内，大量旧飞机将被更环保的下一代机型所取代，例如空客 A320neo 和波音 777-X 系列。A320neo[13] 是目前同尺寸飞机中最省油的飞机，可减少 20% 的燃料使用和碳排放，而波音 777X[14] 承诺将减少 10% 的燃料消耗和碳排放。

更环保的燃料

根据国际航空运输协会 (IATA) 的数据，消除航空燃料的排放将使该行业的碳排放量减少 65%[15]。

如果可能，使用可持续航空燃料将是到 2050 年实现净零排放的最直接方式。可持续航空燃料可以集成到现有的燃料系统中，而无需改变飞机设计或机场基础设施，与传统的化石喷气燃料相比，如果单纯使用可持续航空燃料，而不是像现在这样与传统喷气燃料混合，则可以将航空生命周期的排放量减少多达 80%[16]。

根据国际民航组织的定义，可持续航空燃料是符合可持续性标准的可再生或废物衍生燃料，但正如最近欧盟立法所表明的那样，可持续航空燃料的定义非常重要。欧盟为航空业制定了一项绿色燃料指令——ReFuelEU，要求自 2025 年起，所有从欧盟机场起飞的航班都必须使用最低比例的可持续航空燃料，从 2025 年的 2% 开始，到 2030 年达到 6%，到 2050 年逐渐增加到 70%。该指令优先考虑合成燃料（合成煤油），并排除有争议的生物燃料原料，如粮食作物和棕榈油副产品，因为这可能会推高食品价格或加速森林砍伐。

荷兰皇家壳牌公司将于 2025 年开始生产低碳喷气燃料。目前，航空业的温室气体排放量占全球总排放量的 3%。图片来源：© Royal Dutch Shell

尽管可持续航空燃料具有诸多优点，但这些燃料的经济可行性仍然是个挑战——合成燃料的价格可能高达喷气燃料的 10 倍。正如波音公司首席执行官 David Calhoun 所说：“航空旅行脱碳没有便宜的方法。”[17]

一些燃料供应商已经投身到应对可持续航空燃料的挑战中。例如，壳牌[18]投资了一系列生产可持续航空燃料的技术，并正在鹿特丹建设一个生物燃料工厂，该工厂将利用废物生产可持续航空燃料和可再生柴油，并预计于 2025 年投产。

尽管取得了上述进展，但研究表明，即使在技术上有了大量投资和进步，到 2050 年，可持续航空燃料的供应也可能无法满足航空燃料的需求。贝恩咨询公司[19]预计，由于原料有限，到 2050 年，加氢处理的酯和脂肪酸（HEFA，一种由食用油和动物脂肪制成的可持续航空燃料）最多可满足约 8% 的喷气燃料需求。该公司最后提到，由绿氢和二氧化碳结合制造的合成燃料或电子燃料，理论上可以用之不竭，但尚未得到规模化验证。

氢希望

很多人都将对航空部门的脱碳希望寄托在氢这种零排放的燃料上。作为煤油的可持续替代品，利用可再生能源通过水电解生产的绿氢脱颖而出，然而，尽管它前景广阔且生产成本迅速下降，但从概念到航空现实的转变仍然具有挑战性。

空客公司在 2020 年宣布，将在 2035 年之前开发氢动力飞机 ZEROe，这给人们带来了希望[20]。

随后，包括劳斯莱斯 (Rolls-Royce)、易捷航空 (easyJet) 和波音 (Boeing) 在内的其他几家公司也开始涉足氢技术开发。

例如，劳斯莱斯和易捷航空已经启动了氢飞机内燃机的地面测试，而空客则与通用电气和赛峰集团合作，为 A380 超大型客机配备了氢内燃机。

空客公司甚至宣布了多个针对氢燃料电池发动机的计划，这种发动机有望能够为 100 座客机提供动力，并将于 2026 年左右开始飞行测试。

Airbus hydrogen

电动梦想

电动航空在航空脱碳方面发挥着重要作用，但该技术目前还不能用于长途飞行。现在，它仅适用于 400 英里以内的短途旅行。

Ecojet 英国能源公司 Ecotricity 的创始人 Dale Vince 将于 2024 年开始运营英国首家电动航空公司 Ecojet。该航空公司被定位为“绿色英国的旗舰航空公司”，其计划首航使用一架 19 座的飞机，在爱丁堡和南安普敦之间飞行。

最初的航班将使用煤油燃料，并在随后的几年中改用由绿氢驱动的发动机[21]。

与此同时，劳斯莱斯的“创新精神号”飞机[22]在电动航空领域也取得了重大进展。该公司表示，其全电动飞机的速度为全球之最，在三公里最高可达到 555.9 公里/小时的速度，最高时速为 623 公里/小时。这款飞机是“加速飞行电气化”(ACCEL) 项目的一部分，由 400kW（500+马力）的电力传动系统和推进电池组进行推动。

Joby Aviation 的 eVTOL。图片来源：© Joby Aviation

同样，由 Abdul Latif Jameel 的投资部门安利捷投资管理公司（Abdul Latif Jameel Investment Management Company，JIMCO）投资的加州初创公司 Joby Aviation 也为其试点的全电动垂直起降飞机筹集了大量资金。这架四座飞机的速度可以达到 320 公里/小时，一次充电可飞行 240 公里，旨在为全球提供经济实惠的空中出租车服务，同时可实现零排放且几乎没有声音。

安利捷副总裁兼副董事长 Hassan Jameel 评论到：“空中出租车服务仍处于商业化的早期阶段，但有可能完全改变未来的出行方式。它同时能减少碳排放，所以这是一个极具吸引力的项目。”

航空脱碳的任务无疑艰巨且问题重重，但远非不可能完成。

随着监管越来越严格，行动的动力也在增加，所有利益相关者，包括燃料供应商、制造商、机场、航空公司和货运运营商等等，都在团结一致地朝着这一目标努力。与此同时，技术也在不断进步，生产出更高效的飞机，从而助力成功完成这项任务。这些不同的力量可以凝结在一起，共同推动航空业进入迫切需要的无碳未来。

[1] https://www.iata.org/contentassets/8d19e716636a47c184e7221c77563c93/finance-net-zero-roadmap.pdf Page 2

[2] https://atag.org/industry-topics/supporting-economic-social-development

[3] https://ourworldindata.org/co2-emissions-from-aviation

[4] https://www.iata.org/en/iata-repository/pressroom/fact-sheets/fact-sheet—corsia/

[5] https://www.economist.com/finance-and-economics/2022/12/15/the-struggle-to-put-a-carbon-price-on-a-flight

[6] https://www.economist.com/finance-and-economics/2022/12/15/the-struggle-to-put-a-carbon-price-on-a-flight

[7] https://www.mckinsey.com/industries/aerospace-and-defense/our-insights/decarbonizing-aviation-executing-on-net-zero-goals

[8] https://sciencebasedtargets.org/news/the-sbtis-new-interim-1-5-c-aviation-pathway

[9] https://www.mckinsey.com/industries/aerospace-and-defense/our-insights/decarbonizing-aviation-executing-on-net-zero-goals