文丨IASC  Van

2023年6月16日，空客 (Airbus) 与领先的全球工业气体和工程公司林德 (Linde) 签署了谅解备忘录 (MoU)，共同致力于在全球机场开发氢基础设施。

该协议涵盖了关于氢气全球供应链的合作，从生产到机场储存，包括将加注氢燃料纳入常规地面处理操作中，是今年2月在新加坡签署合作协议的升级版。两家公司将从2023年初开始，在多个机场定义并启动试点项目。此外，空客和林德还将一同探索“电-液体”燃料的潜力，这是一种通过将可再生电力转化为合成液态烃而制成的可持续航空燃料 (SAF)。

空客首席技术官Sabine Klauke表示：“我们在氢气技术路径上取得了很好的进展，这是实现2035年将零排放商用飞机投放市场的重要技术途径。建设基础设施同样至关重要。这就是我们与拥有几十年的全球储氢和供氢经验与专长的合作伙伴林德密切合作的原因。”

林德公司清洁能源副总裁Philippe Peccard表示：“我们很高兴将与空客的成功合作扩展到全球范围。通过利用两家公司的竞争优势，我们将与机场和政府机构合作，为基于氢能源的可持续机场枢纽的可行概念开发做好准备。”

01 氢能机场未来需万亿投资

2020年，空客公司公布了其氢能飞机发展规划，计划在2020-2024年进入为期5年的技术成熟期，在2025-2027年寻找资本和供应商并建立生产系统，在2027～2028年启动飞机建造计划，目标是在2035年投入使用。

但若缺乏配备氢能基础设施的机场，再先进的氢能飞机也无法起飞。于是，空客在2020年同步启动了“机场氢能源枢纽”计划，推动对基础设施需求和整个价值链上低碳机场运营的研究。迄今为止，已经与法国、意大利、韩国、日本和新加坡的合作伙伴和机场签署了协议。

根据McKinsey的统计，到2050年，将传统动力系统转向电池和氢动力系统需要在整个价值链上投资7000亿至1.7万亿美元的资金。其中大约90％的投资将用于机场外的基础设施建设，包括清洁发电和配电设施、氢气电解和液化设备，以及输电和分配设施。

02 万亿投资能解决哪些问题？

- 氢能的量产 -

这么大规模的投资，为的是应对怎样的挑战？

第一个挑战是生产足够多的氢气以满足航空业的巨大能源需求。要显著减少二氧化碳排放，用于氢气电解和液化的电力必须来自可再生能源（而目前超过95％的氢气是由天然气生产的）。目前，氢气的生产效率较低；氢气的能量价值只有用于生产它的总电力的60%到70%。这意味着需要大量可再生能源来生产液态氢气。

大规模制造氢气仍将是主要的难题。鉴于量产难以实现，氢气在中期内可能只能成为航空燃料的一种小众选择，而混合动力发动机和可持续生物燃料等替代技术可能是更可行的低碳航空路径。

比如，在巴黎奥利机场为30%的航班加注氢气，假设短程涡轮螺旋桨飞机飞越1500公里的航程消耗1.5吨氢气，则每天需要生产大约270吨液态氢气。

由于氢气是通过电解水生产的，这意味着每天需要18吉瓦时 (GWh) 的电力，相当于典型900兆瓦核电厂的全产能。如果为了确保氢气生产确实减少碳排放，所使用的电力来自太阳能发电，则需要44平方公里的太阳能电池板，这相当于奥利机场本身全部面积的三倍。即使覆盖像奥利这样的整个机场，每天也只能产生足够供应两三架飞机使用的燃料。

此外，即使目前现有的最大规模的氢气电解工厂也不超过20兆瓦的产能，每天最多只能生产0.5吉瓦时的电力，而且这个数量还假设工厂以100%的效率运行。但即使有这种梦幻般的电解产能，也需要将这个数量至少乘以50倍，而这在当今的技术条件下是难以实现的。

- 重塑基础设施和物流 -

Source: Fuel cell works

除了生产方面的挑战，机场还需要调整基础设施和物流系统，从而转型到氢能。

以储存为例。还是沿用上文的假设，巴黎奥利机场每天需要270吨液态氢气，这个需求水平意味着机场需要配备超过70个容量约为10立方米的氢气储罐。

这听起来可能并不困难，但需要考虑到氢气在常温下具有高度爆炸性，这意味着为了减少连锁反应爆炸的可能性，每个储罐都需要一定的额外空间，从而显著增加了储存所需的整体空间。此外，还有额外的储存因素：保持氢气的最佳方式是以液态形式存储，但这需要低温装置将氢气保持在-253摄氏度，从而带来了新的安全管理和物流复杂性。

此外，这些氢气需要以某种方式输送到飞机，但通过卡车运输会带来一些巨大的物流限制。与传统喷气燃料相比，氢气需要四倍的体积才能提供相同能量的供应，这意味着需要四倍的卡车流量，这将极大加剧奥利机场等已经拥挤的内部道路的负担。

另一种交付方式是使用管道，但这也存在一些障碍，特别是氢气无法与煤油混合，需要使用专用机制从管道末端提取氢气（保持其“冷却”）。因此，部分现有地下网络将需要用于氢气，这将导致需要单独的氢气飞机停机坪和跑道。在这种情况下，机场将需要同时管理两个能源链，直到完全转向氢能源为止。

在供应阶段，将氢气加注到飞机中仍然是一个未解决的问题：如何将氢气泵入飞机中，并在加注过程中采取哪些安全措施？但是，正在出现创新的物流模型，重新设计了飞机内储存和加注氢气的方式，例如直接将预先装满的氢气储罐装载到飞机上。

飞机的停飞时间和运营效率可能也是个问题。欧洲的法规限制规定飞机不能在乘客在内的情况下加注燃料，因此每天的飞行节奏可能会显著减少。由于特定要求（主要与能量密度、燃料处理和涡轮机相关）可能对机场施加额外限制，氢气飞机可能需要进行重新设计。飞机的设计也可能发展，如采用更大的翼展或更长的机身，导致航站楼和停机区域的重新配置。

- 消费者接受度 -

即便投了万亿资金，氢能飞机和机场都准备就绪。我们的消费者准备好了吗？

未来更可持续形式的航空业发展还将取决于消费者对这项技术的反应：他们是否愿意为更环保的航班支付额外费用？此外，由于消费者对安全风险的感知，他们可能不愿意乘坐这种新型飞机。

票价的增加可能并不会对消费者造成太大的阻碍。根据2020年2月《科技与社会》的一项研究，消费者愿意为更环保的航班支付的票价溢价范围约为15％。

那绿色氢气生产成本能否在可预见的未来极速下降呢？还是说消费者不愿意承受的绿色溢价需要由航空公司和他们的投资人来承担呢？

总结

为了应对所有这些挑战，需要在全球范围内建立一个强大的合作体系，包括能源供应商、原始设备制造商（OEM）、机场和航空公司。价值链上的所有参与者共同建立一个全球合作的生态系统似乎是实现氢能飞行的关键。

各行业都在积极思考和寻找绿色氢气的规模化生产——机场也肯定希望建立自己的氢气生产能力，并为其他应用产生规模经济效益。然而，由于自给自足似乎是难以实现的，必须尽早与能源供应商建立合作伙伴关系。为满足航空业所需的大量氢气，需要通过管道将氢气输送到机场，并在现场液化。然后需要在机场和能源生产商之间建立整个生态系统。

此外，一个大网络中的所有机场实施基础设施系统（而不是单一个机场），才能各个方向往来的航班提供加注燃料的便利。还需要制定适当的国际法规和技术标准，来管理航空交通和地面上的氢气使用。

Source:ASDnews

我们会持续为大家带来氢能航空价值链中有意义的生态合作，同时及时更新价值链的技术发展。