疫情下的綠色黎明?航空業紓困方案與氫能源飛機的未來

危機催生的綠色轉型之路

· 金融經濟,巨頭戰爭,科技與AI,重工業復辟-,太空競賽-航太科技

撰稿人:Lia / 責任編輯:Zaphyra

2020年9月21日,全球最大飛機製造商空中巴士(Airbus)在航空業深陷新冠疫情危機之際,逆勢發布了三款以氫為動力的「零排放」概念飛機,並宣示在2035年前投入商業服務。此舉不僅為深陷泥沼的航空業投下一縷希望之光,更引燃了一場關鍵的全球政策辯論:各國政府應否將氣候條款,附加於為拯救本國航空業而投入的鉅額紓困方案之中?支持者認為,這是一次千載難逢的歷史機遇,能藉由「綠色紓困」同時實現保護現有工作、創造綠能研發新職位,並加速產業脫碳轉型三重目標。然而,從技術層面看,航空業的綠色之路挑戰重重。傳統航空煤油無與倫比的能量密度,使電池、太陽能等替代方案在商業飛行上不切實際。即便被寄予厚望的氫能源,也面臨著體積龐大、成本高昂及環保製程尚未普及等諸多瓶頸。更令人警醒的是,現實中全球對航空業的紓困,絕大多數並未附加任何環保條件,使得這場由危機催生的轉型契機,正面臨被錯失的風險。

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Lia. Independent Media 台北報導

在歷史的長河中,最深重的危機,往往也孕育著最徹底變革的種子。2020年,新冠肺炎疫情的陰霾籠罩全球,國際旅行幾近停擺,將過往熙攘繁忙的航空樞紐變成了停滿機隊的巨大「停車場」。這個高度依賴全球流動性的產業,瞬間墜入史無前例的生存危機。然而,正是在這片蕭條與絕望之中,全球航空業巨擘空中巴士(Airbus)於9月21日,向世界展示了一幅截然不同的未來圖景—三款名為「ZEROe」的氫動力概念飛機,承諾在2035年實現零排放的商業飛行。這不僅是一次技術的展示,更是一次勇敢的表態,它向全球的政策制定者、產業夥伴與社會大眾提出了一個深刻的詰問:我們是否能將眼前的災難,轉化為推動航空業邁向綠色未來的催化劑?

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停擺的引擎:航空業的存亡之秋與紓困的兩難

疫情對航空業的打擊是毀滅性的。僅在2020年4月,全球航空客運量便斷崖式暴跌95%,各大航空公司被迫取消大量新飛機訂單,空中巴士與波音兩大製造商亦宣布裁員數萬人。為了避免這一人員密集、並牽動龐大產業鏈的關鍵領域徹底崩潰,各國政府紛紛伸出援手。美國透過《CARES法案》向本國航空公司提供了250億美元的援助;法國政府同樣在6月向法國航空挹注了約82億美元的紓困金。

然而,這些天文數字般的公共資金,應僅僅作為維持現狀的「維生系統」,還是應當成為引導產業走向更永續未來的「羅盤」?一場圍繞「綠色紓困」(Green Bailouts)的辯論應運而生。經濟學家、氣候科學家與產業專家們共同指出,經濟衰退期正是政府支出最大、也最有能力引導產業未來走向的時刻。若能在提供紓困的同時,附加具有約束力的氣候條件—例如要求航空公司在規定時間內達成碳排減半的目標—便能一舉多得。這不僅能保住當前的就業崗位,更能透過刺激綠色科技的研發,催生新的高品質工作機會,從而實現經濟復甦與環境保護的雙贏。這場危機,因此成為了一個獨特的政策十字路口。

物理定律的挑戰:為何天空的綠色轉型如此艱難?

航空業之所以成為氣候變遷中一塊難啃的硬骨頭,其根源在於一項根本性的物理挑戰:能量密度。飛行,尤其是長途商業飛行,需要在盡可能小的體積與重量內,儲存極其龐大的能量。傳統的航空煤油(Kerosene),正是人類迄今為止所能找到的、在這方面表現最為優異的燃料。

自1960年代以來,透過持續優化機身材料使其更輕、提升發動機效率,航空業已成功將每位乘客的碳排放量降低了約70%。然而,全球航空客運量數十年來的爆炸性增長,已將這些辛苦得來的效率提升完全抵銷。若要實現2050年碳排放量相較於2005年減半的宏大目標,勢必需要一場徹底的技術革命。

然而,替代方案的探索之路充滿荊棘。鋰電池技術雖然在地面交通工具上取得了巨大成功,但對於大型商用飛機而言,其能量密度過低,意味著電池組將會過於沉重,根本不具備商業可行性。太陽能則更顯無力,著名的「太陽動力號」飛機,翼展比波音747還寬,重量卻僅如一輛家用汽車,即便如此,其平均時速也難以突破80公里。至於已經在部分航班上使用的生質燃料(Biofuels),雖然技術上可行,但其成本遠高於傳統煤油,且大規模生產所需的土地與資源投入,亦引發了新的環保疑慮。

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氫能的賭注:空中巴士的願景與現實的瓶頸

在排除了眾多選項後,空中巴士將目光鎖定在宇宙中最豐富的元素—氫。氫作為燃料的最大優勢在於,其燃燒後的產物只有水,能夠真正實現飛行過程中的零碳排放。空中巴士提出的三款概念機,涵蓋了渦輪螺旋槳、渦輪風扇及革命性的「翼身融合」(Blended-Wing Body)設計,分別適用於不同航程的市場,展現了氫能技術的潛在應用廣度。

空中巴士此刻拋出此深遠計畫,其戰略意圖十分清晰:它希望藉此「拋磚引玉」,促使各國政府、能源公司、機場等整個產業生態系統,開始為即將到來的氫能時代進行基礎設施的規劃與投資。

然而,即便是這條最被看好的路徑,也並非一片坦途。首先,氫的能量密度雖高,但其儲存形態為液態氫,體積是同等能量煤油的四倍。這意味著飛機需要更大、更重的儲氫罐,這些儲罐通常被置於機身後段,佔據了原本可以設置座位的空間,從而影響航空公司的營利能力。其次,目前全球95%以上的氫氣是透過燃燒化石燃料的方式合成(即「灰氫」),其生產過程本身就會產生大量碳排。要實現真正的環保,必須依賴透過再生能源電解水製成的「綠氫」,而後者的成本目前依然高昂。此外,氫動力飛機的技術在初期階段,將難以勝任長途跨洋飛行的任務。最後,從概念到現實,這一切都需要數十億乃至百億美元級別的鉅額投資。

被錯失的良機?全球紓困的現實成績單

空中巴士的願景能否實現,很大程度上取決於各國政府的政策選擇。法國政府為此樹立了一個標竿:其對法航的紓困,明確要求該公司必須在2030年前將碳排放減半。

然而,當我們將視野擴及全球,看到的卻是一幅令人沮喪的畫面。根據經濟學家布萊恩・奧卡拉漢(Brian O'Callaghan)的研究,截至2020年下半年,全球各國政府已向航空業投入了至少1400億美元的紓困資金,然而其中僅有140億美元(約10%)附加了綠色條件。這意味著,高達90%的公共資金,被用於延續一個高污染產業的舊有模式,而未能有效地引導其進行長期的綠色轉型。

這場突如其來的全球危機,為人類提供了一個強制性的「暫停鍵」,讓我們有機會重新審視與天空的關係。空中巴士的氫能計畫,描繪了一個潔淨飛行的美好未來。然而,從藍圖到現實的距離,不僅僅是技術的挑戰,更是全球政治意志與政策遠見的考驗。歷史將會記錄,我們究竟是抓住了這次危機中的契-機,還是任由它成為一次被惋惜的、錯失的黎明。

資料來源

Airbus: Airbus reveals new zero-emission concept aircraft
https://www.airbus.com/en/newsroom/press-releases/2020-09-airbus-reveals-new-zero-emission-concept-aircraft

Reuters: Airbus places bet on hydrogen-powered jets in aviation's climate quest
https://www.reuters.com/business/aerospace-defense/airbus-places-bet-hydrogen-powered-jets-aviations-climate-quest-2022-11-30/

The Guardian: Airbus looks to hydrogen to deliver zero-emission flights
https://www.theguardian.com/business/2020/sep/21/airbus-hydrogen-zero-emission-flights-passenger-jet

BBC News: Airbus unveils hydrogen-powered passenger plane concepts
https://www.bbc.com/news/business-54231257

The New York Times: The Pandemic Is a Crisis, and an Opportunity, for Green Air Travel
https://www.nytimes.com/2020/10/05/business/green-air-travel-pandemic.html

Financial Times: Airline bailouts divide campaigners over ‘green strings’
https://www.ft.com/content/37021a88-2933-4f36-9b62-0dc2a304e2a3

Smithsonian Magazine: Could the Coronavirus Pandemic Lead to Greener Air Travel?
https://www.smithsonianmag.com/innovation/could-coronavirus-pandemic-lead-greener-air-travel-180976136/