Max Home IndustryВ здании на краю бизнес-парка за пределами Шеффилда исследователь Ихаб Ахмед готовится запустить небольшой реактивный двигатель.
Первоначально использовавшийся в качестве вспомогательной силовой установки для коммерческого авиалайнера, он был превращен в испытательный стенд для новых видов топлива, разработанных в лаборатории по соседству.
Это устройство является центральным элементом Центра инноваций в области устойчивого топлива (SAF-IC) Шеффилдского университета, исследовательского центра, созданного для подготовки и оценки синтетического топлива в небольших масштабах перед его запуском в крупномасштабное производство.
На ряде компьютерных экранов в соседней диспетчерской Ихаб может следить за двигателем, когда он запускается со вспышкой пламени и включается.
Датчики сообщают ему в режиме реального времени, что делает двигатель, и позволяют постоянно анализировать выхлопные газы.
Устойчивое топливо — это синтетическая альтернатива ископаемому топливу, полученная из возобновляемых источников.
К ним могут относиться отработанные кулинарные масла, растительные жиры и сельскохозяйственные отходы, а также уловленный углекислый газ.
Преимущество сжигания такого топлива в том, что оно не увеличивает общую нагрузку углекислого газа в атмосфере.
Выделяемый углерод только недавно был удален либо растениями, либо химическими процессами. Напротив, сжигание ископаемого топлива высвобождает углерод, который хранился в земле миллионы лет.
«С точки зрения экологии это день и ночь», — объясняет Ахмед.
«В принципе, CO2 должен быть чистым нулевым, поэтому в атмосферу больше не будет добавляться углекислый газ, но еще одним преимуществом является то, что это не CO2.
«Например, это уменьшает количество твердых частиц или дыма, выходящих из двигателя, которые могут повлиять на ваши легкие, а также способствовать образованию инверсионных следов».
Для авиационной отрасли это потенциально может изменить правила игры.
Согласно прогнозам Airbus и Boeing, ожидается, что мировой парк авиалайнеров более чем удвоится в течение следующих двух десятилетий, поскольку средний класс в таких странах, как Индия и Китай, расширяется, а спрос на авиаперевозки увеличивается.
В то же время члены Международной ассоциации воздушного транспорта, представляющей авиакомпании, взяли на себя обязательство достичь нулевого уровня выбросов к 2050 году.
Некоторые выгоды будут достигнуты за счет замены старых самолетов новыми. Самые современные самолеты на 15–30 % более экономичны, чем их предшественники. Однако, если отрасль продолжит расширяться, потребуется гораздо больше.
В долгосрочной перспективе новые технологии, такие как водородная энергетика и электрификация, вероятно, сыграют свою роль, по крайней мере, на более коротких маршрутах. Но предстоит преодолеть серьезные проблемы.
Например, водород громоздкий и его трудно хранить в больших количествах. Его нужно хранить либо в виде сильно сжатого газа, либо в виде очень холодной жидкости. Чтобы он был устойчивым, его нужно производить «чистым» способом из возобновляемых источников, а его поставки сейчас очень ограничены.
«Мы считаем, что технически мы могли бы вывести на рынок небольшой самолет на водородных топливных элементах между 2035 и 2045 годами», — говорит Арьен Мейер, генеральный директор бразильского производителя реактивных самолетов Embraer.
«Но вопрос, на который нужно ответить: будет ли достаточно водорода для питания этих самолетов? Эти вещи должны сойтись воедино. Они не могут существовать отдельно».
Между тем, аккумуляторы в настоящее время очень тяжелы по сравнению с содержащейся в них энергией. Это делает их непригодными для питания больших самолетов или для использования на больших расстояниях.
Это означает, что водородные и гибридные, или полностью электрические, самолеты появятся только через много лет. Устойчивое авиационное топливо, напротив, может быть создано в лабораторных условиях и иметь те же характеристики, что и обычное, полученное из сырой нефти, поэтому его можно использовать в современных самолетах.
Существуют ограничения. В настоящее время авиакомпании должны использовать смесь SAF с обычным топливом, причем доля компонента SAF не должна превышать 50%.
Однако современные самолеты способны сжигать 100% SAF. В ходе специально одобренного испытательного полета в прошлом году Virgin Atlantic осуществила перелет Boeing 787 из Лондона в Нью-Йорк с использованием топлива, произведенного исключительно из отработанных жиров и растительных сахаров.
«Эти технологии уже доступны и сертифицированы для использования в «Самолет», — объясняет Джули Китчер, директор по устойчивому развитию в Airbus.
«Проблема с устойчивым топливом на самом деле заключается в том, чтобы производить его в больших масштабах по всему миру, поскольку это глобальная отрасль, по доступной цене».
И в этом, несомненно, и заключается подвох. Поставки SAF в настоящее время минимальны. По данным европейского регулятора EASA, они составляют всего 0,05% топлива, используемого в ЕС. Они также стоят в три-пять раз дороже «обычного» реактивного топлива.
Правительства хотят это изменить. В Великобритании был введен «мандат SAF», который предусматривает, что со следующего года 2% всего поставляемого реактивного топлива должно быть SAF, с увеличением до 10% в 2030 году и до 22% в 2040 году.
У ЕС есть аналогичный мандат, хотя он действует до 2050 года — когда целевой показатель использования SAF составит 63%. В США нет минимальных требований, но предлагаются субсидии для снижения цен на устойчивое топливо.
Но если использование SAF увеличится, производство также необходимо будет значительно увеличить.
Существует много различных методов или путей производства устойчивого топлива. Его можно производить из биомассы, такой как отработанное кулинарное масло, энергетические культуры, древесина, сельскохозяйственные отходы и даже отходы жизнедеятельности человека.
Однако есть опасения, что это не обеспечит весь объем топлива, который в конечном итоге понадобится рынку. Некоторых видов сырья, возможно, придется избегать, либо для предотвращения ухудшения состояния окружающей среды, например, вырубки лесов, либо для предотвращения передачи земель, необходимых для выращивания продуктов питания, в производство энергии.
Альтернативой является использование метода, называемого «энергия в жидкость», при котором вода и углекислый газ расщепляются, а полученные углерод и водород объединяются для создания жидкого топлива.
Это может производить потенциально неограниченные запасы топлива, но для обеспечения устойчивости потребуется большое количество возобновляемой электроэнергии, а также существенное увеличение улавливания и хранения углерода.
Оба процесса — с использованием биомассы или энергии в жидкость — в настоящее время очень дороги. В результате авиационная промышленность требует действий по увеличению производства и снижению цен за счет экономии масштаба.
Однако экологи сомневаются, что это на самом деле жизнеспособно.
«Есть хорошие SAF, есть плохие SAF, но жестокая правда в том, что сейчас их не так много», — говорит Мэтт Финч, глава группы по проведению кампаний «Транспорт и окружающая среда».
«С другой стороны, сейчас авиакомпании заказывают тысячи новых самолетов, и все они будут сжигать ископаемое топливо в течение как минимум 20 лет.
«Действия говорят громче слов, и очевидно, что авиационный сектор не планирует избавляться от своей зависимости от загрязнения».
Тем не менее, на недавнем авиасалоне в Фарнборо было сделано несколько важных заявлений, касающихся SAF.
Консорциум, включающий Airbus, AirFrance-KLM, Associated Energy Group, BNP Paribas и Qantas, среди прочих, объявил о планах инвестировать 200 млн долларов (151 млн фунтов) в новый фонд, который будет инвестировать в «технологически зрелые проекты по производству SAF, например, с использованием сырья на основе отходов».
Тем временем Boeing заявила, что создала партнерство с инвестиционной компанией Clear Sky для продвижения метода производства SAF, впервые разработанного британской компанией Firefly.
Этот метод заключается в том, что человеческие отходы с помощью тепла и высокого давления превращаются в вещество, которое затем может быть использовано для производства SAF.
Другими словами, он позволяет самолетам работать на фекалиях.