用電動飛機達減碳訴求?國際航空業電力化的進展與挑戰

文字-A A +A

聯合國各會員國所簽訂的《巴黎協定》在2016年生效,簽署協定的多數國家都表明要對溫室氣體的減量貢獻一定的額度——不過,來往於國與國之間的國際空運與海運,卻沒有被列入在控制溫室氣體的協定中。國際民航組織同年10月通過了「國際航空業碳抵換及減量計畫」(CORSIA),主要目標在於減少國際線航班的排碳量、降低航空業對於氣候變遷的影響。

 

國際民航組織在2016年10月通過「國際航空業碳抵換及減量計畫」,降低航空業對於氣候變遷的影響。攝影:鄭羽哲

聯合國各會員國所簽訂的《巴黎協定》在2016年生效,簽署協定的多數國家都表明要對溫室氣體的減量貢獻一定的額度——不過,來往於國與國之間的國際空運與海運,卻沒有被列入在控制溫室氣體的協定中。

同為聯合國體系的國際民航組織(International Civil Aviation Organization , ICAO),在同年10月通過了「國際航空業碳抵換及減量計畫」(CORSIA),目標在於減少國際線航班的排碳量、降低航空業對於氣候變遷的影響,目前台灣也有中華航空、華信航空在內的六家國際線航空公司[註1]也加入這項計畫。

「國際航空業碳抵換及減量計畫」(CORSIA)

「國際航空業碳抵換及減量計畫」(CORSIA)制定減碳藍圖:2020年「淨零排放成長」(carbon neutral growth);2020年前每年提升1.5%用油效率;2050年排碳量較2005年降低50%。要求國際航空業者自2019年1月1日起至2035年期間,每年進行國際航線碳排放之監測、報告與查證作業(Monitoring, Reporting and Verification, 下稱MRV)。並且每年依參與CORSIA之國家計算碳抵換責任,每三年於碳市場購買及註銷合格之碳權額度 (Emission Unit)。

中華航空、華信航空在內的六家航空公司也加入「國際航空業碳抵換及減量計畫」。圖片來源:flickr/Jirka Matousek (CC BY 2.0)

航空業對於大氣暖化的影響多過於實際的排放量

究竟,飛航國際航線的航空業減碳的對應作為,以及它的重要性在哪裡?

根據調查,全球航空業(包含國內航線與國際航線)的碳排放量,大約是全球排碳總量的2.5%;進一步看總溫室氣體排放,航空業更僅有1.9%。然而,有學者發現,航空業整體對於對於大氣暖化的影響程度,恐怕不是只有2.5%,而是3.5%。

為何航空業對於氣候暖化的影響,遠遠高過於它所貢獻的實際排碳?

原因在於高空廢氣排放、飛機在高空的能源使用方式,也會影響其他氣體與污染物的濃度。舉例來說,儘管高空巡航飛機的廢氣,會讓臭氧(O3)短期增加、長期減少,也會讓甲烷(CH4)減少;但因為廢氣還帶有硫化物的排放,以及在高空中因為燃油水氣而產生的凝結尾(contrail),都會對於大氣暖化產生不同的增減效應。但整體來說,航空業對於暖化的加劇,會比單純計算排放量來得略高一些。

飛機在高空排放廢氣、大量穿越氣層,會影響其他氣體與污染物的濃度。圖片來源:~ kyu/flickr (CC BY-ND 2.0)

航空業的減碳措施:電力化

根據Our World in Data的資料彙整,全球民用航空的單位碳排量其實已經非常顯著地降低。依據數據推估,2018年每一位旅客、移動一公里,大約會排放0.125公斤的二氧化碳,這個數值大約是1950年平均碳排量的5%、大約是1960年平均碳排量的9%。以每人每公里0.125公斤的碳排量為比較基準,當市區公車每公里載客數少於10人時,每人每公里的排碳量還會高於這個數值!

而相對於1950~1960年代「更經濟」的碳排量,並不影響航空業對節能減碳採取行動。目前航空業在區域的航線中,已經開始思考「電動飛機」的可行性。尤其是在無人機活動以及電動化車輛日益普及的今日,各大航空製造商已經在思考要把螺旋槳飛機的動力,從現有的內燃機改為電力馬達。

螺旋槳航機目前已開始朝電動化發展。攝影:鄭羽哲

因為內燃機需要燃燒空氣,因此隨著高度越高、空氣越稀薄,內燃機的燃燒效率也會越來越差;此外,螺旋槳飛機的動力來源也跟空氣密度有關,所以如果改用馬達,就不會因為飛行的高度增加,而導致發動機效率減少。因此,對於航空業來說,把螺旋槳飛機的動力改為電力馬達,優點並不只在於減碳效益,同時也能更加節省能源。

另外,馬達相較於內燃機而言,可以減少複雜的齒輪組結構,讓飛機可以大幅度減輕重量、節省維修成本,提高飛航服務的可靠度。一旦飛機可以減輕重量,代表它可以用更小的動力就能完成任務,進而達成節能的效益。

減碳並非沒有挑戰

目前的飛機多數都採用鋰電池進行儲能,其中,無人機已經大量使用鋰電池做為儲能裝置。但比飛機走得更前面的,是機場的地勤設施。驅動地勤設施電動化的誘因,不只在於減碳本身,更是由於機場有許多地下化的環境,電力動力可以大幅度減少設施所排放的廢氣,能大幅改善作業人員的工作環境。

目前使用柴油為動力的地勤裝備,已逐步有電動化的產品。攝影:鄭羽哲

然而,航空業的減碳措施,仍有許多尚待克服的挑戰。

光是鋰電池本身,對航空運輸來說就是一項危險物品。鋰電池起火時高溫的特性,不僅會導致航機結構容易遭到高溫損害,也會導致搶救困難(如今已有部分國家主張禁止電動車輛在地下室操作,以免鋰電池火災導致的建築物結構受損)。而要搶鋰電池造成的火災也有其難度,原則上僅能使用大量的水,且撲滅的鋰電池需持續觀察,以降低復燃的風險

在現有的動力來源被其他能源大幅度取代之前,航空業仍持續在進行更節能的各項改善措施,例如飛機使用較輕的複合材料,或者是提升發動機的燃油效率以減少燃油損耗⋯⋯。為了符合減碳需求,航空業也開始研究混合其他燃料的可行性,希望藉此能進一步減少排放量。

目前看來,雖然許多措施都還在實驗階段,但有了起步,總有一天,人類一定會找到更節能、更低污染的空中移動方式。

 

註1.中華航空(China Airlines)、華信航空(Mandarin Airlines)、台灣虎航(Tigerair Taiwan)、長榮航空(EVA Airways Corporation)、立榮航空(UNI Airways)、星宇航空(STARLUX Airlines)。

參考資料:

FB留言板

PeoPo 討論區

回應文章建議規則:

  • 文章屬於開放討論空間,回應文章的議題與內容不代表本站的立場
  • 於明知不實或過度謾罵之言論,本站及文章撰寫者保留刪除權
  • 請勿留下身份證字號、住址等個人隱私資料,以免遭人盜用,本站不負管理之責
  • 回應禁止使用HTML語法
0

加入時間: 2007.11.14

台達電子文教基金會

加入時間: 2007.11.14
1,382則報導
1則影音
3則OnTV

作者其他報導

用電動飛機達減碳訴求?國際航空業電力化的進展與挑戰

搜尋表單

目前累積了169,995篇報導,共11,972位公民記者

目前累積了169,995篇報導

11,972位公民記者