航空中的氢

2 机场uses Methodology 案例研究 SAF生产 挑战 钥匙调查结果 参考文献 执行摘要 许多行业的脱碳能源是全球的优先事项，尤其 是在航空领域。氢将在使英国航空在2050年前实现其净零碳承诺方面发挥关键作用。这项研究评估了氢在南威尔士和英格兰西南部航空未 来中发挥的日益重要的作用。 净零的飞行路径 虽然新一代常规飞机和更智能的运营将提高该行业的能源效率，但预计到2050年，新燃料和相关技术的使用，包括可持续航空燃料 、氢和电力，将占航空碳排放量 减少的一半至四分之三。 氢可以直接用作改进的喷气涡轮机 或燃料电池动力链中的燃料。间接地，还需要生产可持续的 航空燃料。因此，氢将在航空脱碳中发挥核心作用。 3 SummaryIntroductionOverviewPolicies未来燃料Projects未来飞机 ©Chalabala 机场使用 Methodology 案例研究 SAF生产 挑战 主要发现 参考文献 克服挑战，加速航空氢的使用。 随着基础设施和安全标准的解决，氢气很可能成为商业航空旅行的更可行的选择。要克服的挑战包括： –技术发展，以减轻动力总成和储氢系统的重量和尺寸。 –以机场所需的规模和形式生产和运输氢气 。 –在机场处理氢气。 –机场和飞机上液态氢的输送和分配基础设施。 推动英格兰西南部和南威尔士的可持续 增长 英格兰西南部和南威尔士是发展航空氢的理想枢纽，拥有可再生能源资源，现有的航空航天工业， 强大的基础设施、支持性政策和国际连通性。 布里斯托尔机场将提供一个跳板，其规模 ，增长，雄心勃勃的净零目标，西南氢公司内部的合作以及与easyJet的合作，easyJet是航空氢的先驱。 5 SummaryIntroductionOverviewPolicies未来燃料Projects未来飞机 两个地区在航空中使用氢气的关键需求阶段： 2025-2030 第一代氢燃料飞机，其中常规涡轮螺旋桨飞机转换为氢燃料电池动力传动系，被引入收入服务。SAF要求c。常规飞机的10 ％。 对于早期采用者航班和SAF，本地生产可能是必要的。在英格兰西南部和南威尔士 ，LanzaTech将为航空业提供大部分本地生产。该地区每年的直接氢需求不到1000吨 。 2035-2045 较大的第二代飞机，从一开始就设计为氢燃料，使用喷气涡轮机（或混合配置）被引入收入服务。 30％，对常规飞机的高级SAF类型（例如PtL）有额外要求。 在英格兰西南部和南威尔士，布里斯托尔机场及其常驻航空公司将推动需求。根据过渡速度和新技术的成功，机场将需要一条直接的氢气供应管道，以满足飞机加油和地面运营的需求。 在最雄心勃勃的情况下，易捷航空将优先过渡到布里斯托尔机场的氢飞机，该地区每年的直接氢需求可能超过60,000吨。 2050年及以后 氢燃料飞机在航空公司机队中的渗透率不断提高。SAF规定了约65％或更多，至少一半来自高级SAF类型。 在最雄心勃勃的情况下，该地区的直接氢需求每年可能接近12万吨。 不断发展的氢基础设施英国政府致力于发展英国的低碳 氢能力，作为能源安全和脱碳的关键部分。然而，航空将需要比政府承诺的更多的氢供应。 液化、储存和净化目前是政府议程上的低优先级，电力需求的大幅增长带来了不确定性。获得政府的支持和解决这些领域的承诺将反过来增强投资者的信心，确保该地区的成功过渡 氢基础设施发展的关键驱动因素包括承诺到2026年将100％氢气用于供暖的潜在作用以及各个机场对氢气的承诺。 为了满足加热用氢气和航空用氢气的双重需求，天然气分配网络将需要 重新利用和增加管道基础设施，包括更大的机场。机场可能还需要扩大为飞机和地面运营加油的供应管道，包括供暖，并增加新的设施以净化过境后的氢气。 ©vm 4 机场使用 Methodology 案例研究 SAF生产n 挑战 主要发现 参考文献 ©shapecharge 7 SummarynntroodduucotonnOverviewPolicies未来燃料Projects未来飞机 Introduction 上下文和方法结构 6 SummaryIntroductionOverviewPolicies未来燃料Projects未来飞机 Introduction 背景和方法 Arp受威尔士和WestUtilities（WWU）的委托，帮助他们和资助者OFGEM建立战略和技术证据基础，以证明氢在南威尔士和西南地区的航空中的潜在作用。图1概述了c.7.5m人的区域。它包含四个中型机场：布里斯托尔国际机场，加的夫机场 ，埃克塞特国际机场和纽基机场。该地区有几个较小的机场，包括普利茅斯，彭赞斯，陆端和。 圣玛丽机场。根据飞零机场规模分类，该地区所有机场都被认为是中小型机场，每年旅客人数为1000万人次或更少。布里斯托尔是该地区最大的机场，2019年接待了近900万人次。 该方法和一些方法假设可能适用于所有天然气分布的其他地区 网络（GDN）与航空部门和更广泛的航空航天供应链的互动（以及未来的发展机会）。该研究将有助于为西南地区和南威尔士产业集群的氢发展提供早期思考，并为该地区及其他地区的进一步工作确定方向。 Arp与客户和氢西南（HSW）确定的利益相关者进行了接触，随后发表了文献综述，整理了英国航空业的相关行业知识和发展。该审查涵盖了当前的雄心，部署障碍以及使用现有天然气网络基础设施向需求点供应氢气的地理影响，特别是可持续航空燃料（SAF）生产的机场和地点。 我们已经对WWU足迹中的航空进行了需求评估，重点是布里斯托尔机场和其他地区性机场作为案例研究，以获得更深入的了解 他们的机会和障碍。这些知识将有助于在英国其他地区的航空部分中了解氢。 工作范围包括对氢需求的讨论 需求，形式，纯度和其他考虑因素，以及在2022年至2050年之间的不同阶段如何发展。研究中包括的氢的潜在需求包括地面运营，飞机燃料，航空航天供应链和SAF生产。 图1 威尔士和西部公用事业地区和民航机场。 机场使用 Methodology 案例研究 SAF生产 挑战 主要发现 参考文献 ©Arup 安格尔西 雷克瑟姆 Welshpool 阿伯里斯特威 圣乔治频道 开衫 格洛斯特郡 圣戴维斯 Carmarthen 科茨沃尔德 纽波特 斯旺西 布里斯 布里斯托尔频道 卡迪夫 Exeter Newquay 英语频道 土地的尽头 机场 9 8 SummaryIntroductionOverviewPolicies未来燃料Projects未来飞机机场usesMethodology案例研究SAF生产挑战钥匙调查结果参考文献 结构 报告结构在以下各节中进行了描述和解释： 34567 8910 1112 Section3 全球航空氢行业概述。 Section4 与航空氢有关的关键国家和地区政策。 Section5 涵盖航空能源系统，因为这对于理解未来的燃料生产和运输途径至关重要。氢和SAF可以通过不同的途径生产。 这些在第5节中解释，以及支持公用事业的相关要求。原则上，“绿色氢”路径的绿色电能和水，“粉红色氢”路径的核能，以及“蓝色氢”路径的天然气和碳捕获。需要提供 例如，足够的电力对设施的位置有重要影响。机场将需要重新审视其总体规划，以确定合适的位置和可行性。 Section6 重点关注南威尔士和西南地区，突出氢行业的最新发展。氢西南和南威尔士产业集群 能够在该地区的氢活动中进行投资和增长的组织。该地区的氢利益相关者的参与是研究的关键要素。在本节中， 我们强调参与这项研究并为这项研究做出贡献的组织。 Section7 讨论了未来的飞机技术和时间表。它还重点介绍了使用氢气和SAF使航空部门脱碳的关键发展和试验。 Section8 描述了氢在机场的其他潜在用途，强调了通过承诺使用一种燃料源可以实现的规模经济。 第9节 详细介绍了用于估算航空产生的潜在氢需求的方法：作为飞机的直接燃料；用于SAF生产；以及用于机场地面运营。 第10节 包含该地区主要机场的案例研究：布里斯托尔，加的夫，纽基和埃克塞特。在这里，我们提供了可能的需求情景，并提供了对基础设施影响的评论。还提到了区域工业中心，至少在短期和中期，这些中心很可能是主要的制氢（和液化）地点。 第11节 涵盖该地区SAF生产的氢气。 第12和13节 报告以挑战和主要发现（第12和13节）结束。 1011 SummaryIntroductionwPolicies未来燃料Projects未来飞机机场使用Methodology案例研究SAF生产n挑战主要发现参考文献 Overview 航空的目标和战略氢在新燃料中的作用航空驱动的氢液化需求 存储和缓冲位置和连接 ©TheBristolNomad 1213 SummaryIntroductionOverviewPolicies未来燃料Projects未来飞机 Overview 航空的目标和战略 由于每年使用约3亿吨煤油，全球航空业占全球人为二氧化碳排放量的c.2％。对此，全球航空业通过国际民用航空组织（ICAO）设定了2022年实现净零的目标 到2050年的碳排放量(国际民航组织，2022年)。 英国在JetZero战略中设定了航空目标 ，该战略的目标同样是到2050年实现净零排放。 （交通部，2022年）。它还旨在到2030年在英国的燃料组合中提供至少10％的可持续航空燃料，以及国内航班的目标 到2040年达到净零排放。为了支持这些目标，英国政府成立了JetZero委员会 ，以发展英国的能力，通过以下方式提供净零排放和零排放技术： –开发零排放航空和航天技术并使之产业化。 –通过投资一流的工厂，支持更大规模的科学研究，并帮助降低生产成本，加快SAF的生产。 –与航空业合作，开发和部署新技术，以减少 排放，如电动飞机和氢动力飞机。 –与机场合作开发支持零排放飞行所需的基础设施 电和氢。 CO2从英国出发的排放 （百万吨） –制定安全运行零排放飞机和基础设施所需的法规。 国际航空运输协会（IATA）于2021年通过了一项决议，到2050年实现运营中的净零碳排放（IATA，2021年）。它发布了一项战略，概述了实现全球目标所需的不同贡献（到2050年）： 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 –65%可持续航空燃料 –13%新技术，电力和氢气 –3%的基础设施和运营效率 –19%的补偿和碳捕获 基于这种观点，超过四分之三的“解决方案”取决于新燃料和相关技术。 机场使用 Methodology 案例研究 SAF生产 挑战 主要发现 参考文献 70 60 50 14% 4% 14% 40 16% 30 20 39% 10 13% 0 图2航空脱碳途径(可持 续航空，2023年)。 活动增长 脱碳成本的需求减少影响改善空域和飞机运营 飞机 机队升级，飞机类型已知 机队升级，未来的飞机类型包括氢和电动飞机 可持续航空燃料碳清除， 技术改进 包括直接空气捕获ETS和 CORSIA 未来义务 净碳排放量 剩余排放 量 15 14 机场使用 Methodology 案例研究 SAF生产 挑战 主要发现 参考文献 17 SummaryIntroductionOverviewPolicies未来燃料Projects未来飞机 可持续航空提供了英国的行业观点 随着时间的推移，航空脱碳。虽然与IATA战略的细节不同，但可持续航空也预计未来的大部分碳减排来自新燃料。 虽然国际航空运输协会代