易寒
Energia是巴航工業(yè)可持續(xù)發(fā)展行動計劃的一部分,通過與國際知名工程院校、航空研究機構(gòu)、以及相關(guān)中小企業(yè)建立國際性聯(lián)盟合作,巴航工業(yè)進一步了解了能量收集、存儲、熱管理等相關(guān)技術(shù),及其在未來可持續(xù)性航空推進技術(shù)方面的應(yīng)用。
Energia系列由四款不同座級的概念飛機組成,這一系列機型采用了不同的推進技術(shù)——包括純電動、氫燃料電池、雙燃料渦輪發(fā)動機以及混合動力,具體為混動推進型飛機E9-HE、全電推進型飛機E9-FE、 氫燃料電池機型E19-H2FC和氫能渦槳機型E50-H2GT。
巴航工業(yè)分管工程、技術(shù)以及企業(yè)戰(zhàn)略的高級副總裁路易斯?卡洛斯?阿方索(LuísCarlosAffonso)解釋了公司推出Energia系列機型的原因:“我們擔任的是一個新技術(shù)開發(fā)者的角色,可以幫助行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。想要真正達到凈零碳排放,沒有捷徑可走。隨著時間的推移,新的技術(shù)以及與之相關(guān)的配套基礎(chǔ)設(shè)施將陸續(xù)出現(xiàn)。我們在做的是,精選出能夠盡早實現(xiàn)商用的設(shè)計概念,以盡早實現(xiàn)減排。在這方面,小型商用機是更理想的選擇,可以更早地完成新推進技術(shù)的整合測試和技術(shù)驗證,以便日后將這些技術(shù)擴展應(yīng)用到更大的飛機上。這就解釋了,為什么Energia系列飛機是一個如此重要的平臺。”
針對公司的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,巴航工業(yè)商用航空總裁兼首席執(zhí)行官阿爾然?梅耶爾(Arjan Meijer)表示:“我們將會見證航空業(yè)向更加可持續(xù)性發(fā)展的巨大轉(zhuǎn)型。巴航工業(yè)在新機型研發(fā)、取證、運營支持方面有50余年的經(jīng)驗,在將顛覆性綠色技術(shù)實用化方面,巴航工業(yè)擁有獨特的地位。”
根據(jù)路線圖,巴航工業(yè)將在未來5年內(nèi)實現(xiàn)氫動力驗證機的首飛,并將純電垂直起降飛行器EVE投入商用。而上述4款Energia Project的概念機將從2030年開始面世,到2040年將推出可載35-50名乘客飛行350-500海里的氫動力飛機。
目前,盡管Energia系列仍在概念設(shè)計階段,但是巴航工業(yè)在現(xiàn)有產(chǎn)品上已經(jīng)取得了減排技術(shù)方面的進展。
比如已經(jīng)在E-系列噴氣飛機上完成了改進型可持續(xù)燃料(SAF)的測試(以甘蔗和亞麻薺作物為基質(zhì)的生物燃料與石化燃料的混合)。公司的目標是,到2030年,巴航工業(yè)現(xiàn)有機型可100%使用可持續(xù)航空燃料。
有數(shù)據(jù)顯示,目前,全球航空業(yè)產(chǎn)生的二氧化碳排放量占全球溫室氣體排放總量的2.1%,而全球航空業(yè)包括非二氧化碳的溫室氣體排放量占全球溫室氣體排放總量的4.9%。
根據(jù)BNPParibas Bank(法國巴黎銀行)發(fā)布的一個調(diào)研結(jié)果,航空運輸業(yè)的碳排放主要有三大來源:第一個來源是飛機航空燃油燃燒,約占總排放量的79%;第二個來源是與飛機相關(guān)的地面排放,約占總排放量的20%,這其中包含飛機燃油的運輸、飛機維修與回收,以及飛機服務(wù)配套地面交通;第三個是與航空相關(guān)的用電量,其產(chǎn)生的碳排放最小,間接產(chǎn)生小于1%的碳排放。
從中可以看到,航空運輸業(yè)的碳排放最核心的點還是在于燃油上,如果想實現(xiàn)減排目標,需要用各種手段來減少現(xiàn)在的燃油消耗。
隨著科技的發(fā)展,由廢棄食用油和動物脂肪等原料制成的可持續(xù)航空燃料(SAF)成為一種非常好的替代能源,IATA的數(shù)據(jù)表明,SAF在保證飛行動力的前提下,碳排放比一般航空煤油低80%。
不過,一個現(xiàn)實的問題也隨之而來,那就是SAF的產(chǎn)量太有限,目前只占整個航空燃料使用量的很小一部分。數(shù)據(jù)顯示,全球每年對航空燃料的需求總計約為2000億升,但IATA估計,2021年SAF的產(chǎn)量僅為1億至1.2億升,僅占總?cè)剂系?.05%。而且,預(yù)計到2030年,這一比例只能上升至預(yù)計需求的3%左右。
除了產(chǎn)量小,SAF還有一個顯著的缺點,那就是價格不低。目前,可持續(xù)航空生物燃料商業(yè)化生產(chǎn)的唯一途徑是加入氫酯和脂肪酸(HEFA),它將使用的食用油、廢油和脂肪提煉成可持續(xù)航空燃料。根據(jù)麥肯錫發(fā)布的《可持續(xù)航空燃料作為通向零碳排放航空的途徑》報告顯示,采用HEFA方式生產(chǎn)的SAF價格是傳統(tǒng)航油的2.5倍,其替代優(yōu)勢并不明顯。
這樣看來,似乎新能源飛機才是未來的主流。
今年8月,巴航工業(yè)純電動驗證機——一架單發(fā)EMB-203伊帕內(nèi)瑪(Ipanema)成功試飛。
這架演示飛機旨在評估新的技術(shù)和解決方案,以實現(xiàn)100%純電力驅(qū)動和更加可持續(xù)的推進技術(shù)。演示飛機在巴航工業(yè)位于巴西圣保羅的加維奧?培肖特(Gavi?o Peixoto)工廠進行測試。
這是巴航工業(yè)與兩大知名電動交通解決方案提供商WEG和EDP成功開展科技合作的重要一步。開放性的創(chuàng)新戰(zhàn)略加速了所需技術(shù)的發(fā)展,通過將電氣設(shè)備整合到創(chuàng)新的推進系統(tǒng)中,以提高未來飛機的能源效率。
首次飛行測試評估的核心包括了動力、性能、控制、熱管理以及運行安全等因素。測試團隊希望通過自2019年下半年以來一直在進行的計算機模擬、實驗室測試和地面技術(shù)集成所獲得的結(jié)果,來展示真實的飛行情況。
該技術(shù)合作項目使用了WEG的電動動力系統(tǒng)和EDP提供的一套電池,并將其安裝在一架EMB-203伊帕內(nèi)瑪飛機上,這款機型見證了巴航工業(yè)的歷史。2004年,它成為世界上第一架可使用再生能源(乙醇)燃料飛行,并通過認證且系列生產(chǎn)的飛機。
巴航工業(yè)正在進行一項永久性技術(shù)開發(fā)計劃,該計劃可以使飛機性能效率提高,減少消耗和溫室氣體的排放。航空電氣化研究是探索新一代可再生能源并向凈零碳排放未來過渡的一部分。
電動演示飛機測試中所獲得的經(jīng)驗將有助于巴航工業(yè)開發(fā)創(chuàng)新型產(chǎn)品,這也符合公司對可持續(xù)未來的探索計劃。
目前,巴航工業(yè)正在研發(fā)純電動eVTOL(電動垂直起降飛機),該產(chǎn)品由巴航工業(yè)旗下專注于城市空中交通的公司——Eve(Eve Urban Air Mobility Solutions,Inc.)研發(fā),計劃于2026年投入使用。