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魏舸瀚:可持续航空燃油将是中短期减排主要驱动力

来源:21世纪经济报道 时间:2022-05-19 11:16:56

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近日,在位于美国康涅狄格州东哈特福德的普惠公司(Pratt&Whitney)总部,普惠公司首席可持续发展官魏舸瀚(Graham Webb)通过视频连线的方式,接受了21世纪经济报道记者的专访。


这是魏舸瀚第一次接受中国媒体的采访,视频中的他身穿深色西装,一头金发整齐干练,微笑着向记者打招呼。2021年11月16日起,魏舸瀚出任现职,负责协调落实普惠公司的可持续推进技术路线图与战略。早前他曾在普惠齿轮传动式涡扇发动机研发阶段担任总工程师。


普惠公司是世界著名的航空发动机供应商之一,自1925年成立以来,一直为全球商业航空、支线航空、通用航空和公务航空提供多种涡扇、涡桨、涡轴发动机及辅助动力装置。普惠已开始打造可持续航空的未来,其齿轮传动式涡扇发动机GTF因有效提高燃油效率、减少排放和缩减噪音轨迹正在改变行业的游戏规则。此外,普惠还在推进氢能和可持续航空燃油(SAF)的应用方面投入了大量资金。


“普惠通过了一项旨在为未来可持续航空提供动力的战略性框架,支持客户在2050年实现净零碳排放目标。”魏舸瀚向21世纪经济报道记者表示,普惠的战略聚焦于推动更智能的飞机推进技术,支持航空业转型使用更清洁的燃料,以及通过更绿色与更具效率的制造和运营来保护环境。


魏舸瀚表示,在中短期内,SAF的大规模应用将成为航空业减少二氧化碳排放的主要驱动力。他认为,SAF将是替代传统航空燃油的首选,氢能则需要更长时间来开发和测试。增加负担得起的绿色氢的广泛可用性,无论作为直接燃料还是SAF的给料,都是航空业净零路线图的最关键途径。


魏舸瀚。资料图


氢能将成为重要的可持续能源


《21世纪》:航空业是脱碳最难、最慢的行业之一。你认为什么是实现可持续航空的关键?


魏舸瀚:普惠正不懈地追求发动机和辅助动力装置(APU)的效率,通过这些技术提供既安全又能减少温室气体排放量的可持续产品。我们正努力确保所有的普惠发动机都与最绿色的SAF完全兼容,因为它们会不断推出新版本。我们将继续支持行业评估和发布多种100%SAF的应用,包括动力转换液体(PtL),这是近期应对气候变化及航空脱碳最关键的元素。


在SAF方面,目前业内存在七种不同的途径,包括完全可替代或者“滴入式”的,可以允许最高混合50%的SAF。此外,普惠力争在2023年左右实现100%SAF的应用。


我们将继续努力让混合电力推进技术更成熟,并为未来十年做好准备。我们和姊妹公司柯林斯航空展示了混电推进技术的潜力。目前的工作表明,这些系统可以在一系列不同的发动机和APU中应用。重新审视我们所面临的挑战,以及绿氢燃料可能带来的机遇,包括氢蒸汽喷射间冷涡轮发动机(HySIITE)等独特概念,推进系统只是整个挑战中最小的一部分。


总而言之,普惠正通过利用更智能的技术、更清洁的燃料和更绿色的业务运营来打造可持续航空的未来。


《21世纪》:未来什么燃料将成为航空可持续能源的最佳选择?


魏舸瀚:普惠正在积极寻找燃料的潜在发展机会。增加负担得起的绿氢的广泛可用性,无论是作为直接燃料还是作为液态燃料SAF的给料,这是航空业净零路线图的关键途径。


对于氢燃料,普惠清楚氢单位体积能量密度偏低,因而即使压缩液化仍然存在体积更大的挑战,尤其是对飞机制造商而言,飞机的载荷是否足够,这是一个比较现实的问题。


普惠正在和美国能源部进行高效的氢燃料推进技术研发,这一技术是氢蒸汽喷射间冷涡轮发动机,用液氢的燃烧和水蒸气的回收实现碳的零排放。普惠希望能减少飞机所需携带的氢量,从而应对这一挑战,找到该技术发展的机会与可能。


在我看来,未来氢能以及SAF都将成为重要的可持续燃料,不可二者选其一。原因在于,多年来氢不仅是一种较高热值的燃料,而且也是生产可持续航空燃料的三个关键材料之一。具体来说,可以通过氢与从空气中捕获的二氧化碳结合制备SAF,就其直接减少碳排放的影响而言,这是目前所知道的最可持续的航空燃料。


普惠认为,应同时发展SAF和氢能。但在中短期内,特别是考虑到2050目标,SAF将成为减少二氧化碳排放的主要驱动力。可持续燃油将是替代传统燃料的首选,氢能将是需要更长时间来开发的燃料。


《21世纪》:有专家认为氢燃料未来可能不是主流,并提出氢实际上不适合作为能源,因为它不是严格意义上的二次能源,建议碳和氢元素等化石能源要重新规划利用。你是否认同?


魏舸瀚:氢气不含碳原子,因此,针对二氧化碳排放的担忧而言,氢是真正的零排放燃料来源。


要使氢成为传统喷气燃料的真正绿色替代品,我们需要确保它尽可能由清洁的可再生能源生产。这是一个重大挑战,因为当今商业生产的氢气中只有1%被认为是绿色的。氢燃料的应用中,确实存在氮氧化物排放问题。比如,与由碳液体工艺制成的可持续航空燃料相比,它还存在着有待评估和处理的凝结尾迹。


我们并未直接参与氢气的生产,但我们正在积极与CAAFI(商业航空替代燃料倡议)等行业团体合作,寻求解决替代燃料从可持续原料到应用等方面的问题。无论是作为直接燃烧的燃料,还是作为动力转换液体的SAF生产原料,氢在实现航空可持续发展目标方面发挥着非常重要的作用。


《21世纪》:GTF发动机的减排及氢能技术安全性和稳定性如何?


魏舸瀚:普惠从2006年开始就主动分析氢能和氮这些新兴的技术,通过发动机测试对各种不同的可持续航空燃料进行分析和验证,我们在探索采用氢燃料的可行性的同时,进行发动机继承热循环设计,以充分利用液氢中储存的能力和液氢汽化时的吸热能力。我们充分认识到氢动力在技术、安全、取证、实施及公众认可等方面的挑战,这是我们实现碳中和长期技术路线的重要组成部分。


推动航空业向清洁燃料过渡


《21世纪》:普惠公司制定的可持续发展目标是什么?执行时有怎样的规划及考虑?


魏舸瀚:普惠公司作为创始成员的航空运输行动小组(ATAG),已经与航空业建立了自己的可持续发展目标:将在2050年实现净零碳排放。制定这个目标是为了与航空业保持一致。普惠对于发动机效率、SAF利用率也有自己的目标,且与净零排放的目标保持一致。


我们的总体战略重点是推进更智能的飞机推进技术,推动航空向更清洁的燃料过渡。通过更绿色、更高效的制造和运营来保护环境。普惠的可持续发展战略侧重于三个方面:更智能、更清洁、更绿色。这是普惠为可持续航空提供动力的一种方式。为了实现这一目标,普惠将继续努力取得进步。


目前,普惠是齿轮传动涡扇(GTF)发动机的唯一制造商,每架由GTF提供动力的飞机可节省燃油达20%,降低氮氧化物排放达50%,减小噪音轨迹达75%。


打造可持续航空已是普惠日常运营中的一部分,而且普惠将继续加快步伐。普惠发动机已经准备好可以将SAF以高达50%的比例与标准的航空煤油混合使用。普惠正努力使发动机可以100%兼容SAF,以为未来做好准备。SAF在航空减排和达到行业目标方面发挥着非常关键的作用。普惠还承诺减少自身的环境足迹,设定了减少温室气体排放、节约用水和减少废物的常规目标。普惠的目标是到2025年,比2019年减少15%的排放。


《21世纪》:航空业实现碳中和目标、可持续发展和经济效益是否违背?换句话说,如果实现可持续航空是否需要更高的成本和更长的时间,这是否可以覆盖成本?


魏舸瀚:迄今为止,普惠GTF™发动机已为全球运营商节省了7亿多加仑的燃油,并减少约700万公吨的二氧化碳排放,累计执行超过300万个航班。最近,许多商用航空运营商通过采购订单或意向,再次表明了市场对可持续航空的需求。


谈到可持续航空燃油,从根本上说,需求需要增加,而SAF的价格需要降低到与传统燃油相似的水平。许多国家都有政策将SAF的生产能力提高到所需的规模,普惠将支持各国政府增加SAF产量和建设相应基础设施的举措。


对氢生产基础设施的重大投资,尤其是可再生能源的投资,能助力SAF的生产目标。从空气中产生的绿色氢和碳捕获可以作为最绿色的“电力到液体”SAF形式的关键可持续原料。


协同中国航空业上下游产业链减碳


《21世纪》:普惠公司如何助力中国航空业实现“双碳”目标?


魏舸瀚:普惠进入中国已有90年,中国正在制定其生态友好的绿色发展体系计划,并致力于实现碳达峰和碳中和。普惠通过给中国提供GTF发动机,为降低碳排放产生积极影响。机队运营商同样需要与最高版本的SAF兼容,所以未来机队的更新和普惠的改进都将带来很多机会。


《21世纪》:如何协同中国航空业上下游产业链,共同合作助力碳中和目标?


魏舸瀚:关于与上下游合作实现碳中和目标,普惠认为需要与产业链上下游多个利益相关方进行合作。


首先,普惠会与中国航司、行业的合作伙伴,以及相应的航空相关企业,一起在共同合作的框架下进行碳中和的合作,探讨机场基础设施、空中交通管理等问题,为可持续发展做贡献,包括与柯林斯姐妹公司的合作。


同时,非常重要的一点是与中国的航空公司进行合作。普惠的GTF产品将自身的经验带给各方合作伙伴,从而能够为行业助力。若不与客户合作,产品就不够成熟;若不提供产品支持,客户和乘客无法获得好处与体验。普惠重视与上下游合作,通过和其他的航空业同仁、利益相关方,以及每一位员工之间的合作,推进“双碳”目标,力争推广最佳实践造福于航空业。


在中国市场,协同上下游的合作已经持续很久了。否则在15年前,普惠推出GTF这一划时代的发动机构型,其他合作方就难以认可,也不会有信心接受这个新产品,因此GTF就是一个合作的典范。


《21世纪》:你主张混电动力飞机的应用将成为未来的主流,对此中国航空业需要做好什么准备?


魏舸瀚:继开发颠覆性的GTF技术之后,我们正通过推进混电技术开发新一代的涡桨动力产品。混合电力推进系统使基准PW121G发动机的燃油燃烧和二氧化碳排放量减少30%。


这个混合电动系统在整个飞行阶段优化了发动机性能。在起飞和爬升期间,电动机将提供动力提升。然后,在巡航时逐渐减小到0,此时热力发动机运行最佳。热力发动机将完全兼容SAF,进一步降低飞机的碳排放。


中国制造商在全球航空价值链中将发挥越来越重要的作用。中国电力和制造业脱碳的步伐,以及转型期间能源供应的稳定性,将影响中国供应链的可持续发展。在成本、质量与交付之外,碳足迹也将成为影响供应商竞争力的重要因素的标准。