氫動力客機(jī)一度被視為航空業(yè)的未來，但世界各地的噴氣式客機(jī)大部分仍在使用煤油。一旦煤油耗盡，我們又當(dāng)使用何種燃料來維持航空飛行呢?70年前，“興登堡”號飛艇發(fā)生空難事故，短短32秒，人們對飛艇和氫燃料的信心便蕩然無存。現(xiàn)在，航空業(yè)再次將氫拋棄。氫一度被視為一種具有發(fā)展前景的未來航班“綠色”燃料，遺憾的是現(xiàn)在遭到拋棄，而受寵的則是生物燃料以及能夠在更大程度上節(jié)省燃料的技術(shù)。

氫燃料夢想破滅

《綠色航空》是一本網(wǎng)絡(luò)雜志，報道的重點(diǎn)是航空業(yè)和環(huán)境，該雜志編輯和出版人克里斯托弗·索格納表示：“現(xiàn)在的客機(jī)和發(fā)動機(jī)制造商并沒有嚴(yán)肅對待氫燃料。氫不可能在短期內(nèi)滿足客機(jī)安全運(yùn)營所需具備的標(biāo)準(zhǔn)。噴氣機(jī)燃料需要滿足非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，例如凍結(jié)點(diǎn)和閃點(diǎn)等等。此外還有基礎(chǔ)設(shè)施問題，這涉及到氫燃料如何儲存和運(yùn)輸?shù)葐栴}。如果使用氫燃料，每個機(jī)場需要建造一家規(guī)模與發(fā)電站相當(dāng)?shù)臍淙剂瞎S。”雖然氫是一種潛在的更綠色燃料，但還是被世界各地的航空公司和制造商拋棄，研制氫燃料低溫客機(jī)的想法也被他們擱置一旁。

我們應(yīng)該對航空燃料的未來感到擔(dān)憂嗎?航空業(yè)顯然已經(jīng)處于擔(dān)憂之中，因?yàn)椴还懿捎煤畏N燃料驅(qū)動未來的所有航班，噴氣式客機(jī)的未來都是一片黯淡。面對與其他化石燃料消耗大戶同樣的命運(yùn)，噴氣式客機(jī)必須找到煤油的替代品，才有可能在下個世紀(jì)繼續(xù)存在和發(fā)展。根據(jù)最樂觀的估計數(shù)據(jù)，截至下個世紀(jì)中期，地球?qū)⑾牡糇詈笠煌笆汀Ｈ藗円欢葘浔в邢ＭJ(rèn)為這種燃料可以為下一代噴氣式客機(jī)或者低溫客機(jī)提供動力，然而現(xiàn)在，這個夢想已經(jīng)破滅。

成本較高不便攜帶

氫燃料的效率雖然是燃油的3倍，但即使是液態(tài)氫，體積也是燃油的4倍。現(xiàn)在，世界上已經(jīng)有幾款原型低溫客機(jī)使用氫做為燃料。盡管投入數(shù)十億美元進(jìn)行研究，氫未能證明自己比其他能源更綠色，商業(yè)發(fā)展前景也就蕩然無存。英國政府資助的可持續(xù)性航空組織Omega技術(shù)負(fù)責(zé)人伊恩·珀爾教授表示：“制造氫燃料需要投入巨大成本。生產(chǎn)過程需要耗費(fèi)大量能源，我們需要不會釋放出二氧化碳以及其他很多污染物質(zhì)的電力來源，而滿足這個條件的能源并不多。”他指出，即使全球石油價格保持到每桶70至85美元，可選性燃料仍不具有可行性，無法在經(jīng)濟(jì)上具有競爭力。

12年前，航空業(yè)專家似乎非常看好氫做為新型超級燃料的發(fā)展前景。他們認(rèn)為，通過水電獲得的液態(tài)氫能夠成為無污染的終極燃料，改進(jìn)之后便可用于當(dāng)今的客機(jī)。就這樣，世界各地的航空公司計劃從根本上對客機(jī)進(jìn)行重新設(shè)計，攜帶體積巨大的液態(tài)氫。低溫噴氣式客機(jī)的外觀不免讓人聯(lián)想到“雷鳥”2型飛機(jī)，它們機(jī)翼較短，機(jī)身龐大。數(shù)百萬納稅人的錢投入這些計劃，但研制者似乎忽略了一個事實(shí)，氫燃料成本仍然較高并且會產(chǎn)生污染。

2000年起，空中客車公司參與到歐盟資助的為期26個月的低溫客機(jī)計劃，評估使用氫燃料的可行性同時研制一款可實(shí)現(xiàn)零碳排放的客機(jī)。研究人員發(fā)現(xiàn)這種客機(jī)需要的油箱體積是當(dāng)前客機(jī)的4倍。模型顯示更大的外表面將導(dǎo)致能耗提高幅度超過十分之一，運(yùn)營成本提高5%左右。

安全性受到質(zhì)疑

最大的問題是，如何在保持客機(jī)空氣動力學(xué)性能的同時攜帶笨重的氫燃料。戴姆勒·奔馳宇航公司的工程師研制出一款小型驗(yàn)證噴氣機(jī)，他們給出的答案是，將油箱置于客艙頂部。頭頂上就是數(shù)噸重的深凍易燃?xì)淙剂希丝碗y道不會感到緊張嗎?專家們表示乘客沒有緊張的必要。戴姆勒·奔馳宇航公司發(fā)言人羅爾夫·布蘭德特說：“這種油箱位置不會影響客艙和貨艙，在發(fā)生事故或者泄露情況下，氫燃料會向上噴出。美國宇航局幾年前進(jìn)行的測試顯示，氫燃料對乘客帶來的風(fēng)險很小，即使發(fā)生撞擊事故也是如此。”

乘客被氫燃料起火后燒死的慘劇發(fā)生概率很低，因?yàn)闅湓诤艿偷臏囟热紵蜋C(jī)的鋁材料機(jī)身可以保護(hù)乘客安全。但乘客有可能被凍死，低溫客機(jī)使用的氫燃料被冷卻到零下253攝氏度。盡管存在這些缺陷，航空業(yè)對氫燃料的反應(yīng)一度很積極，空客和合作伙伴戴姆勒·奔馳宇航公司曾宣布在2020年之前用氫燃料取代煤油。然而現(xiàn)在，氫燃料對航空巨頭的吸引力已經(jīng)蕩然無存，轉(zhuǎn)而強(qiáng)調(diào)在化石燃料上投入更多時間和精力。

其他燃料受寵

空客研究與技術(shù)部門的萊納·范·維萊德解釋說：“煤油是一種非常出色的燃料，其他燃料很難與之相提并論。使用氫做為燃料具有可行性，我們已經(jīng)證明了這一想法，但我們無法在做到環(huán)保的前提下為航空業(yè)生產(chǎn)足夠的氫燃料。”

目前，空客致力于研究降低能耗和研發(fā)更綠色的合成煤油和“瘦身型”客機(jī)和發(fā)動機(jī)。除了氫動力外，核動力、太陽能和電動商業(yè)客機(jī)也均被暫時擱置一旁。索格納表示：“問題的關(guān)鍵是找到一種可選性噴氣機(jī)燃料。利用可持續(xù)能源生產(chǎn)的生物燃料不會與糧食和水競爭，必須予以重視。此外，生物燃料也不會讓客機(jī)發(fā)動機(jī)和現(xiàn)有燃料運(yùn)輸系統(tǒng)在很大程度上做出改變。包括煤轉(zhuǎn)燃料和液化氣在內(nèi)的可選性噴氣機(jī)燃料混合比例達(dá)到50%已得到批準(zhǔn)。多年來，南非機(jī)場一直使用煤轉(zhuǎn)燃料作為噴氣機(jī)燃料。”[page]

鑒于航空業(yè)較長的產(chǎn)品周期，如果航空公司不希望在下一個千年停滯不前，盡早轉(zhuǎn)向可選性燃料可能是一種明智的選擇。根據(jù)政府間氣候變化專門委員會提供的數(shù)據(jù)，航空業(yè)以每年大約9%的速度增長，所排放的溫室氣體在發(fā)達(dá)國家中的比重達(dá)到3.5%左右。除此之外，客機(jī)還會排放氧化氮，所產(chǎn)生的影響估計是二氧化碳的2到4倍。一系列令人沮喪的現(xiàn)實(shí)無疑是在告訴人們，打造綠色天空面臨著極大難度，就像將航空公司的董事會“請上”自行車一樣困難重重。

客機(jī)可以選擇的其他燃料

1.生物液體燃料

美國政府的一家研究中心進(jìn)行的研究顯示，美國進(jìn)口的用于交通運(yùn)輸?shù)氖椭杏?7%可以由藻類生產(chǎn)的生物液體燃料取代。目前進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)將從藻類到砍伐廢棄物再到垃圾的一系列材料作為生產(chǎn)生物液體燃料的原料。

5年前，人們還認(rèn)為生物燃料在技術(shù)上不具有可行性，無法替代航空煤油。現(xiàn)在，生物燃料卻被視為確保航空業(yè)擁有一個可持續(xù)綠色未來的最理想之選。商業(yè)航班使用混合比例達(dá)到50%的生物燃料有望在未來6個月得到批準(zhǔn)。

劣勢

種植植物生產(chǎn)生物燃料所產(chǎn)生的二氧化碳可能超過使用煤油。“行動援助”組織和英國皇家鳥類保護(hù)協(xié)會公布的一份報告指出，發(fā)展用于生產(chǎn)生物燃料的種植園所產(chǎn)生的排放將是使用化石燃料的2.5至6倍。

2.煤轉(zhuǎn)液態(tài)燃料

將煤炭轉(zhuǎn)化成液體燃料的過程被專家們稱之為“煤液化”，允許煤炭成為石油的替代品。混合比例達(dá)到50%的煤轉(zhuǎn)燃料已得到批準(zhǔn)。多年來，南非機(jī)場一直使用煤轉(zhuǎn)燃料作為噴氣機(jī)燃料。南非是世界上唯一一個經(jīng)營商業(yè)煤液化產(chǎn)業(yè)的國家。

劣勢

石油價格不斷攀升，無疑會提高煤轉(zhuǎn)燃料生產(chǎn)成本。將煤轉(zhuǎn)燃料產(chǎn)量提高到相當(dāng)高的水平需要數(shù)十年時間。除此之外，生產(chǎn)過程也會產(chǎn)生大量碳排放。

3.氣轉(zhuǎn)液態(tài)燃料

氣轉(zhuǎn)液態(tài)燃料通過提煉過程獲取，即將天然氣或者其他氣態(tài)烴提煉成汽油或者柴油。將富含甲烷的氣體轉(zhuǎn)換成液態(tài)合成燃料，或者直接轉(zhuǎn)換成合成燃料需要通過費(fèi)托合成過程。氣轉(zhuǎn)液態(tài)燃料與常規(guī)噴氣機(jī)燃料擁有同樣的二氧化碳生命周期，但在保護(hù)當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量方面，氣轉(zhuǎn)液態(tài)燃料得分較高，這要?dú)w功于不會產(chǎn)生硫，降低微粒排放以及利用來自石油鉆井平臺并且通常被白白燒掉的甲烷。

劣勢

釋放大量溫室氣體，提煉過程也會消耗大量能源。