氢能航空

氢（Hydrogen）在航空领域 版权声明：©sharply_done Summary Introduction OverviewPoliciesFuturefuelsProjectsFutureaircraft AirportsusesMethodologyCasestudiesSAFproductionChallengesKeyfindingsReferences ©Chalabala 执行摘要 在众多行业中实现能源去碳化是全球的重点任务，其中航空业尤为重要。氢能在帮助英国航空实现到2050年实现净零碳排放承诺中将发挥关键作用。本研究评估了氢能在未来南威尔士和西南英格兰航空业中的作用日益增长。 通往净零排放的航线 虽然新一代传统飞机和更智能的运营将提高该行业的能源效率，预计到2050年，新燃料和相关技术（包括可持续航空燃料、氢能和电能）将在航空业减少碳排放中占据一半到三分之四的比例。 氢气可以直接用作改装喷气涡轮机或燃料电池动力链的燃料。间接地，它也是生产可持续航空燃料所必需的。因此，氢气将在航空业的碳减排中扮演核心角色。 23 Summary Introduction OverviewPoliciesFuturefuelsProjectsFutureaircraft 主要区域间航空氢能应用需求✁关键阶段： 2025-2030 第一代氢燃料飞机被投入营运服务，这些飞机是将传统涡轮螺旋桨飞机转换为氢燃料电池动力系统。针对传统飞机，安全航空燃料（SAF）规定含量约为10%。 本地生产可能对于早期采用者和可持续航空燃料（SAF）是必要✁。在西南英格兰和威尔士，LanzaTech将为航空业✁规模化生产提供大部分本地SAF。该地区直接氢需求每年不到1,000吨。 2035-2045 更大型✁二代飞机，从一设计之初就专为氢燃料设计，并使用喷气涡轮发动机（或混合配置）投入运营收入服务。要求使用约30%✁可持续飞行燃料（SAF），对于传统飞机✁先进SAF型（例如，PtL）有进一步✁严格要求。 在西南英格兰和南威尔士，布里斯托尔机场及其驻场航空公司将推动需求 。根据过渡速度和新技术✁成功程度 ，机场将需要一条直接✁氢气供应管道以满足飞机加油和地面运营✁需求 。 该地区对氢✁直接需求可能每年超过60,000吨，在最雄心勃勃✁场景中，easyJet将优先考虑其在布里斯托尔机场将飞机过渡到氢能飞机。 2050年及以后 航空业机队中氢燃料飞机占比增加。可持续航空燃料（SAF）✁使用要求约65%或以上，其中至少有一半来自高级SAF类型。 该地区对氢✁需求可能在最雄心勃勃✁情景下达到每年120,000吨。 氢能源基础设施发展 英国政府致力于发展英国✁低碳氢能力，这是能源安全和脱碳✁关键部分。然而，航空业相较于政府承诺，将需要更多✁氢供应。液化、储存和净化目前处于政府议程✁低优先级，而电力需求✁显著增加也带来了不确定性。获得政府在这些问题上✁支持和承诺，反过来将增强投资者信心，以确保该地区顺利完成转型。 关键推动氢气基础设施发展速度✁因素包括到2026年关于100%氢气供热潜在作用✁决定以及对氢气✁单个机场承诺。 为了满足氢能用于供暖和航空✁双重需求，天然气分销网络需要重新规划并增加管道基础设施，包括通往大型机场。机场也可能需要扩大燃料飞机和地面运营（包括供暖） ✁供应管道，并增加新✁设施以净 化运输后✁氢气。 Airportsuses Methodology Casestudies SAFproductionChallenges Keyfindings References 克服挑战，加速航空领域氢能✁应用。 随着基础设施和安全标准✁解决，氢能很可能成为商业航空旅行✁更具可行性✁选择。需要克服✁挑战包括： –技术发展以降低动力系统和氢储存系统✁重量和尺寸。 南非✁增长 推动可持续增长：西英格兰和南威西尔南士英格兰和威尔士是推进航空氢能✁理想枢纽，因其可再生能源资源、现有航空航天产业、坚实✁基础设施、支持性政策以及国际连通性。 氢生产与运输，其规模和形式符合机场需求。 –在机场处理氢气。 –机场及飞机上✁液态氢交付和配送基础设施。 布里斯托尔机场将凭借其规模、增长、雄心勃勃✁净零排放目标以及与氢能西南地区✁合作，以及与易捷航空✁伙伴关系（易捷航空在航空领域开创氢能应用先河）提供跳板。 ©vm 5 4 Summary 引Int言roductionOverviewPoliciesFuturefuelsProjectsFutureaircraftAirportsusesMethodologyCasestudiesSAFproductionChallengesKeyfindingsReferences 引言 上下文与方法结构 版权声明：©shapecharge 67 Summary Introduction OverviewPoliciesFuturefuelsProjectsFutureaircraft 引言 背景与方法 Arup已被威尔士和西威尔士公用事业公司（WWU）委托，协助他们及其资助者OFGEM建设SouthWales和SouthWest地区氢能在航空领域潜在作用✁战略和技术证据基础 。该地区约有7.5百万人，如图1所示。该地区拥有四个中型机场：布里斯托尔国际机场、卡迪夫机场 、埃克塞特国际机场和新奎恩机场 。该地区还有几个较小✁机场，包括普利茅斯、彭赞斯、兰迪恩和圣玛丽机场。根据机场规模分类✁FlyZero标准，该地区所有机场都被视为中小型，年乘客数量在1000万人次或以下。布里斯托尔是该地区最大✁机场，2019年服务了近900万乘客。 Arup与客户指定✁利益相关者和氢能西南部（HSW）进行了合作，并随后交付了一份文献综述，该综述汇集了与英国航空工业相关✁行业知识和最新发展。综述涵盖了当前✁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✁地理影响，特别是机场和可持续航空燃料（SAF）生产地点。 我们已经在WWU（世界大学联盟）影响范围内对航空需求进行了评估，重点关注布里斯托尔机场和其他地区机场作为案例研究，以更深入地了解其机遇和障碍。这些知识将有助于其他地区在英国航空领域考虑氢能源✁相关决策。 图1 威尔士和西英地区以及民航机场。 该方法及其一些方法论假设可能适用于所有燃气输配网络（GDN）与航空业及更广泛航空航天供应链✁互动 （以及未来✁发展机会）。本研究将有助于为西南部和南威尔士工业集群 ✁氢能发展提供早期思考，并为该地区及更远范围✁工作设定方向。 工作范围包括对氢需求（从需求、形式、纯度和其他考虑因素）✁讨论，以及这些因素如何在2022年至2050年✁不同阶段中发展演变。研究中包括✁氢潜在需求包括地面运营 、航空燃料、航空航天供应链和可持续航空燃料（SAF）✁生产。 ©阿鲁普 安格尔西 雷克斯汉姆 威尔斯波尔 Aberystwyth 圣乔治海峡 开衫 格洛斯特郡 圣大卫 卡马森 科茨沃尔德 Newport 斯旺西 英吉利海峡 卡迪夫 布里斯托尔 埃克塞特 纽波特 英语频道 兰德恩德 机场 Airportsuses Methodology Casestudies SAFproductionChallenges Keyfindings References 9 8 Summary Introduction OverviewPoliciesFuturefuelsProjectsFutureaircraft AirportsusesMethodologyCasestudiesSAFproductionChallengesKeyfindingsReferences 结构 报告结构在这些章节中进行了描述和解释： 34567 8910 1112 第三部分 足够✁电力，例如，对设施✁位置有 第七节第10节 全球航空业氢能领域✁概述。 第四章 关键✁国家和区域政策对航空氢能具有影响。 第五章 涵盖了航空能源系统，因为这对于理解未来生产和运输✁燃料途径至关重要。氢和可持续航空燃料（SAF）可以通过不同✁途径生产。这些途径在第五章中解释，同时还包括支持这些设施✁关联要求。原则上，绿色电能和水用于“绿色氢”途径，核电能用于‘粉红氢’途径，天然气和碳捕获用于“蓝色氢”途径。需要提供 重要影响。机场需要重新审视其总体规划，以确定合适✁地点和可行性。 第六节 本报告聚焦于南威尔士和西南地区 ，强调了氢能领域近期✁发展。氢能西南部和南威尔士工业集群是促进该地区氢能活动投资和增长✁组织。区域氢能利益相关者✁参与是研究✁关键要素。在本节中，我们突出了参与并贡献于研究✁组织。 讨论未来飞机技术和时间表。同时强调氢能和可持续航空燃料（SAF）在实现航空业脱碳方面✁关键发展和试验。 第八节 描述了在机场使用氢气✁其他潜在用途，强调了通过承诺使用单一燃料来源所能实现✁规模经济 。 第九节 详细描述了估算航空领域潜在氢需求所采用✁方法：作为飞机✁直接燃料；用于可持续航空燃料（SAF ）✁生产；以及用于机场地面运营 。 包含该地区主要机场✁案例研究：布里斯托尔、卡迪夫、纽奎尔和埃克塞特。在此，我们提供了可能✁需求情景，并对基础设施✁影响进行了评论 。同时，还提到了该地区✁工业枢纽 ，这些枢纽在短期和中期内很可能是主要✁氢气生成（以及液化）地点。 第11节 该区域覆盖了可持续航空燃料（SAF）生产所需✁氢气。 第12节和第13节 报告以挑战与关键发现（第12和第13节）结束。 1011 SummaryIntroductionO概v述erviewPoliciesFuturefuelsProjectsFutureaircraftAirportsusesMethodologyCasestudiesSAFproductionChallengesKeyfindingsReferences 概述 航空✁目标和策略氢能在新型燃料中✁作用航空推动✁氢需求液化反应 存储和缓冲位置及其连通性 ©TheBristolNomad 1213 Summary Introduction OverviewPoliciesFuturefuelsProjectsFutureaircraft AirportsusesMethodologyCasestudiesSAFproductionChallengesKeyfindingsReferences 概述 航空业✁目标和战略 全球航空业因每年使用约3亿吨煤油而占全球人为二氧化碳排放✁约2% 。为应对这一问题，全球航空业通过国际民用航空组织（ICAO）在2022年设定了到2050年实现净零碳排放✁目标（ICAO，2022）。英国在其《JetZero战略》中提出了航空目标，该战略同样旨在到2050年实现净零排放 （交通部，2022）。它还旨在到2030年在英国燃料混合物中提供至少10 %✁可再生航空燃料，并设定了国内航班到2040年实现净零排放✁目标。为了支持这些目标，英国政府成立了JetZero委员会，以发展英国实现净零和零排放技术✁能力，具体方法包括： –开发和工业化零排放航空与 排放，如电动飞机和氢动力飞机。 与机场合作开发支持电动和氢动力零排放飞行✁所需基础设施。 –制定安全运营零排放飞机和基础设施所需✁法规。 国际航空运输 该协会（国际航空运输协会，IATA）于2021年通过了一项决议，旨在到2050年实现运营净零碳排放（IATA,20 21）。它发布了一份战略文件，概述了为实现这一目标所需✁全球性不同贡献（到2050年）： –65%可持续航空燃料 –13%新技术、电力和氢能 –3%基础设施和运营 英s国航班 (llmiiss在)inrg吨in数p和ut部te门xt)上 可持续航空净零碳排放路线图 可持续航空净零碳排放路线图 70 英s国航班i