Авиационные двигатели производят газы, шум и твердые частицы в результате сгорания ископаемого топлива , что вызывает обеспокоенность по поводу окружающей среды по поводу их глобальных последствий и их влияния на местное качество воздуха. [2] Реактивные авиалайнеры способствуют изменению климата , выбрасывая углекислый газ (CO 2 ), наиболее изученный парниковый газ , а также, при меньшем научном понимании , оксиды азота , инверсионные следы и твердые частицы. Их радиационное воздействие оценивается в 1,3–1,4 от воздействия только CO 2 , исключая индуцированное перистое облако с очень низким уровнем научного понимания. В 2018 году глобальные коммерческие операции произвели 2,4% всех выбросов CO2 . [3]
Реактивные авиалайнеры стали на 70% более экономичными в период с 1967 по 2007 год, а выбросы CO 2 на тонно-километр дохода (RTK) в 2018 году составили 47% от выбросов 1990 года. В 2018 году выбросы CO 2 в среднем составляли 88 граммов CO 2 на доход. пассажира на км. Хотя авиационная отрасль более экономична , общий объем выбросов увеличился по мере увеличения объема авиаперевозок . К 2020 году авиационные выбросы будут на 70% выше, чем в 2005 году, а к 2050 году они могут вырасти на 300% [4].
Шумовое загрязнение от самолетов нарушает сон , образование детей и может увеличить риск сердечно-сосудистых заболеваний . Аэропорты могут вызывать загрязнение воды из-за интенсивного обращения с реактивным топливом и противообледенительными химикатами, если они не локализованы , загрязняя близлежащие водоемы. Авиационная деятельность выбрасывает в атмосферу озон и ультрамелкие частицы , которые опасны для здоровья . Поршневые двигатели, используемые в авиации общего назначения , сжигают Avgas , выделяя токсичный свинец .
Воздействие авиации на окружающую среду может быть уменьшено за счет повышения экономии топлива в самолетах или оптимизации управления воздушным движением и маршрутов полетов для снижения воздействия NO на климат, не связанного с CO 2 .
Икс, частицы или инверсионные следы. Авиационное биотопливо , торговля выбросами и компенсация выбросов углекислого газа , являющиеся частью CORSIA ИКАО , могут снизить выбросы CO 2 . Использование авиации можно снизить за счет запрета на полеты на короткие расстояния , железнодорожного сообщения , личного выбора , а также налогов и субсидий на авиацию . Воздушные суда, работающие на топливе, могут быть заменены гибридными электрическими самолетами и электрическими самолетами или самолетами с водородными двигателями . С 2021 года члены ИАТА планируют добиться нулевых выбросов углекислого газа к 2050 году, а ИКАО — к 2022 году.
Самолеты выбрасывают в атмосферу газы ( диоксид углерода , водяной пар , оксиды азота или окись углерода – связывающиеся с кислородом и при выбросе превращающиеся в CO 2 ) и атмосферные частицы (недосгоревшие углеводороды , оксиды серы , сажа ), взаимодействующие между собой и с атмосферой. [5] Хотя основным выбросом парниковых газов от самолетов с двигателем является CO 2 , реактивные авиалайнеры способствуют изменению климата четырьмя способами, поскольку они летают в тропопаузе : [6]
В 1999 году МГЭИК оценила радиационное воздействие авиации в 1992 году в 2,7 (от 2 до 4) раз больше, чем от одного только CO 2 - исключая потенциальный эффект усиления перистых облаков. [6] Данные были обновлены на 2000 год: радиационное воздействие авиации оценивается в 47,8 мВт/м 2 , что в 1,9 раза превышает воздействие только выбросов CO 2 , 25,3 мВт/м 2 . [7]
В 2005 году исследование Дэвида С. Ли и др., опубликованное в научном журнале « Атмосферная среда» , оценило совокупное радиационное воздействие авиации в 55 мВт/м 2 , что в два раза превышает радиационное воздействие авиации в 28 мВт/м 2 . Только выбросы CO 2 , исключая индуцированные перистые облака, с очень низким уровнем научного понимания. [18] В 2012 году исследование Университета Чалмерса оценило этот весовой коэффициент в 1,3–1,4, если не учитывать циррусы, вызванные авиацией, и в 1,7–1,8, если они включены (в диапазоне 1,3–2,9). [19]
Сохраняются неопределенности в отношении взаимодействий NO x –O 3 –CH 4 , образования инверсионных следов авиации, воздействия аэрозолей сажи на перистые облака и измерения радиационного воздействия, не связанного с CO 2 . [5]
В 2018 году CO 2 представлял собой 34,3 мВт/м 2 эффективного радиационного воздействия авиации (ERF, на поверхности) с высоким уровнем достоверности (± 6 мВт/м 2 ), NO x 17,5 мВт/м 2 с низким уровнем достоверности. (± 14) и перистые следы 57,4 мВт/м 2 , также с низким уровнем достоверности (± 40). [1] Все факторы в совокупности составляли 43,5 мВт/м 2 (1,27 от одного только CO 2 ), исключая перистые следы и 101 мВт/м 2 (±45), включая их, что составляет 3,5% антропогенной ЭРВ 2290 мВт/м 2 (± 1100). [1]
По данным ИКАО , к 2018 году объем авиаперевозок достиг 4,3 миллиарда пассажиров при 37,8 миллиона вылетов, в среднем 114 пассажиров на рейс и 8,26 триллиона пассажиро-километров , средняя дальность путешествия 1920 км (1040 морских миль) . [20] Объем трафика постоянно рос, удваиваясь каждые 15 лет, несмотря на внешние шоки: среднегодовой рост составил 4,3%, и, по прогнозам Airbus , этот рост продолжится. [21] Хотя авиационная отрасль стала более экономичной , сократив вдвое количество топлива, сжигаемого за рейс, по сравнению с 1990 годом, благодаря технологическому прогрессу и совершенствованию операций, общий объем выбросов увеличился по мере увеличения объема авиаперевозок . [22] С 1960 по 2018 год количество RPK увеличилось со 109 до 8,269 миллиардов. [1]
В 1992 году выбросы самолетов составляли 2% всех антропогенных выбросов CO2 , аккумулировав немногим более 1% общего увеличения антропогенного CO2 за 50 лет. [10] К 2015 году на долю авиации приходилось 2,5% мировых выбросов CO2 . [23] В 2018 году глобальные коммерческие операции выбросили 918 миллионов тонн (Мт) CO 2 , что составляет 2,4% от всех выбросов CO 2 : 747 Мт для пассажирского транспорта и 171 Мт для грузовых операций. [3] С 1960 по 2018 год выбросы CO 2 увеличились в 6,8 раза со 152 до 1034 миллионов тонн в год. [1] Выбросы от полетов выросли на 32% в период с 2013 по 2018 год. [24]
В период с 1990 по 2006 год выбросы парниковых газов от авиации в Европейском Союзе увеличились на 87% . [26] В 2010 году около 60% авиационных выбросов приходилось на международные рейсы, которые выходят за рамки целевых показателей сокращения выбросов Киотского протокола . [27] Международные рейсы также не подпадают под действие Парижского соглашения , чтобы избежать путаницы правил отдельных стран. Однако это соглашение было принято Международной организацией гражданской авиации , ограничивая выбросы углекислого газа авиакомпаниями до уровня 2020 года, одновременно позволяя авиакомпаниям покупать углеродные кредиты у других отраслей и проектов. [28]
В 1992 году радиационное воздействие самолетов оценивалось МГЭИК в 3,5% от общего радиационного воздействия, вызванного деятельностью человека. [29]
Поскольку на него приходится большая доля их расходов (28% к 2007 году), у авиакомпаний есть сильный стимул снизить потребление топлива, уменьшая воздействие на окружающую среду. [30] В период с 1967 по 2007 год реактивные авиалайнеры стали на 70% более экономичными. [30] Топливная эффективность реактивных лайнеров постоянно улучшается, 40% улучшений приходится на двигатели, а 30% на планеры. [31] Прирост эффективности был больше в начале эры реактивных самолетов , чем позже: прирост на 55–67% с 1960 по 1980 год и прирост на 20–26% с 1980 по 2000 год. [32]
Средний расход топлива новых самолетов снизился на 45% с 1968 по 2014 год, то есть годовое снижение составило 1,3% с переменной скоростью снижения. [33] К 2018 году выбросы CO 2 на коммерческий тонно-километр (RTK) сократились более чем вдвое по сравнению с 1990 годом — на 47%. [34] В период с 2000 по 2019 год энергоемкость авиации выросла с 21,2 до 12,3 МДж/РТК, то есть снижение на 42%. [35]
В 2018 году выбросы CO 2 от пассажирского транспорта составили 747 миллионов тонн на 8,5 триллионов коммерческих пассажиро-километров (КПК), что дает в среднем 88 граммов CO 2 на КПК. [3] Департамент BEIS Великобритании подсчитал, что выбросы на дальнемагистральных рейсах составляют 102 г CO 2 на пассажиро-километр и 254 г эквивалента CO 2 , включая выбросы парниковых газов, не связанных с CO 2 , водяного пара и т. д.; на внутренний рейс в Великобритании. [24]
ИКАО нацелена на повышение эффективности на 2% в год в период с 2013 по 2050 год, в то время как ИАТА планирует повысить эффективность на 1,5% в 2009–2020 годах и сократить чистые выбросы CO 2 вдвое к 2050 году по сравнению с 2005 годом . [35]
По оценкам МГЭИК в 1999 году, радиационное воздействие авиации может составлять 190 мВт/м 2 или 5% от общего антропогенного радиационного воздействия в 2050 году, с неопределенностью от 100 до 500 мВт/м 2 . [36] Если другие отрасли со временем добьются значительного сокращения выбросов парниковых газов, доля авиации в оставшихся выбросах может возрасти.
Элис Боуз-Ларкин подсчитала, что годовой глобальный бюджет выбросов CO 2 будет полностью поглощен авиационными выбросами, чтобы удержать рост температуры, вызванной изменением климата, ниже 2 °C к середине столетия. [37] Учитывая, что прогнозы роста показывают, что авиация будет генерировать 15% глобальных выбросов CO 2 , даже при самых передовых технологиях прогноза, по ее оценкам, удержание рисков опасного изменения климата на уровне ниже 50% к 2050 году превысит весь выброс углерода. бюджет в обычных сценариях. [38]
В 2013 году Национальный центр атмосферных наук Университета Рединга прогнозировал, что повышение уровня CO 2 приведет к значительному увеличению турбулентности в полете, с которой сталкиваются трансатлантические авиалинии к середине 21 века. [39]
Выбросы CO 2 в авиации растут, несмотря на инновации в области повышения эффективности самолетов, силовых установок и летной эксплуатации. [40] [41] Авиаперевозки продолжают расти. [42] [43]
В 2015 году Центр биологического разнообразия подсчитал, что самолеты могут генерировать43 Гт выбросов углекислого газа к 2050 году, что составит почти 5% оставшегося глобального углеродного бюджета. Без регулирования глобальные выбросы авиации могут утроиться к середине столетия и составить более3 Гт выбросов углерода в год при сценарии быстрого роста и инерционного развития экономики . Многие страны пообещали сократить выбросы в соответствии с Парижским соглашением, но сумма этих усилий и обязательств остается недостаточной, и отказ от решения проблемы загрязнения воздуха с самолетов будет провалом, несмотря на технологические и эксплуатационные достижения. [44]
Международное энергетическое агентство прогнозирует, что доля авиации в глобальных выбросах CO 2 может вырасти с 2,5% в 2019 году до 3,5% к 2030 году. [45]
К 2020 году глобальные выбросы международной авиации будут примерно на 70% выше, чем в 2005 году, и, по прогнозам ИКАО, они могут вырасти еще более чем на 300% к 2050 году при отсутствии дополнительных мер. [4]
К 2050 году негативное воздействие авиации на климат может быть уменьшено за счет увеличения топливной эффективности на 2% и снижения выбросов NO x благодаря передовым авиационным технологиям, эксплуатационным процедурам и возобновляемым альтернативным топливам, снижающим радиационное воздействие из-за сульфатного аэрозоля и черного углерода. [5]
Воздушное движение вызывает авиационный шум , который нарушает сон, отрицательно влияет на успеваемость детей в школе и может увеличить сердечно-сосудистый риск для соседей по аэропорту. [46] Нарушения сна можно уменьшить, запретив или ограничив полеты в ночное время , но нарушения постепенно уменьшаются, а законодательство в разных странах различается. [46]
Стандарт шума главы 14 ИКАО применяется к самолетам, представленным на сертификацию после 31 декабря 2017 года, а после 31 декабря 2020 года для самолетов массой менее 55 т (121 000 фунтов), что на 7 EPNдБ (в совокупности) тише, чем в главе 4. [47] Стандарты уровня шума FAA Stage 5 эквивалентны. [48] Двигатели с более высокой степенью двухконтурности производят меньше шума. PW1000G заявлен как на 75% тише предыдущих двигателей . [49] Зубчатые края или «шевроны» на задней части гондолы снижают уровень шума. [50]
Заход на посадку с непрерывным снижением (CDA) работает тише, поскольку при работе двигателей на холостом ходу создается меньше шума. [51] CDA может снизить шум на земле примерно на 1–5 дБ за полет. [52]
Аэропорты могут стать источником значительного загрязнения воды из-за широкого использования и обращения с авиационным топливом, смазочными материалами и другими химическими веществами. Разливы химических веществ можно смягчить или предотвратить с помощью конструкций для локализации разливов и оборудования для очистки, такого как вакуумные грузовики, переносные бермы и абсорбенты. [53]
Противообледенительные жидкости, используемые в холодную погоду, могут загрязнять воду, поскольку большая их часть выпадает на землю, а поверхностные стоки могут переносить их в близлежащие ручьи, реки или прибрежные воды. [54] : 101 Противообледенительные жидкости основаны на этиленгликоле или пропиленгликоле . [54] : 4 аэропорта используют антиобледенители на мощеных поверхностях, включая взлетно-посадочные полосы и рулежные дорожки, которые могут содержать ацетат калия , соединения гликоля, ацетат натрия , мочевину или другие химические вещества. [54] : 42
Во время разложения в поверхностных водах этилен и пропиленгликоль испытывают высокий уровень биохимической потребности в кислороде , потребляя кислород, необходимый водной флоре и фауне. Популяции микробов, разлагающие пропиленгликоль, потребляют большое количество растворенного кислорода (DO) в толще воды . [55] : 2–23 Рыбы, макробеспозвоночные и другие водные организмы нуждаются в достаточном уровне растворенного кислорода в поверхностных водах. Низкая концентрация кислорода уменьшает пригодную для использования водную среду обитания, поскольку организмы умирают, если они не могут переместиться в районы с достаточным уровнем кислорода. Популяции донных питателей могут быть сокращены или уничтожены за счет низкого уровня растворенного кислорода, изменения видового профиля сообщества или изменения важнейших взаимодействий в пищевой сети . [55] : 2–30
Противообледенительные жидкости на основе гликоля токсичны для человека и других млекопитающих. [56] [57] Исследования нетоксичных альтернативных противообледенительных жидкостей продолжаются. [56]
Авиация является основным источником озона для человека, опасного для здоровья органов дыхания и вызывающего, по оценкам, 6800 преждевременных смертей в год. [58]
Авиационные двигатели испускают сверхмелкие частицы (UFP) в аэропортах и вблизи них, как и наземное вспомогательное оборудование . Во время взлета на кг сгоревшего топлива было измерено от 3 до 50 × 10 15 частиц [59] , при этом наблюдаются существенные различия в зависимости от двигателя. [60] Другие оценки включают от 4 до 200 × 10 15 частиц на 0,1–0,7 грамма, [61] или от 14 до 710 × 10 15 частиц, [62] или от 0,1 до 10 × 10 15 частиц черного углерода на 0,046–0,941 г. [63]
В Соединенных Штатах 167 000 поршневых авиационных двигателей , что составляет три четверти частных самолетов , сжигают бензин , выделяя в воздух свинец . [64] По оценкам Агентства по охране окружающей среды, в период с 1970 по 2007 год в атмосферу было выброшено 34 000 тонн свинца. [65] Федеральное управление гражданской авиации признает, что вдыхание или проглатывание свинца приводит к неблагоприятному воздействию на нервную систему, эритроциты, сердечно-сосудистую и сердечно-сосудистую системы. иммунные системы. Воздействие свинца на младенцев и детей младшего возраста может способствовать возникновению проблем с поведением и обучением, а также снижению IQ. [66]
Воздействие авиации на окружающую среду можно смягчить за счет сокращения авиаперевозок, оптимизации маршрутов полетов, ограничения выбросов, ограничения полетов на короткие расстояния, повышения налогов и сокращения субсидий авиационной отрасли. Технологические инновации также могут смягчить ущерб, наносимый окружающей среде и климату, например, за счет разработки электрических самолетов, биотоплива и повышения эффективности использования топлива.
В 2016 году Международная организация гражданской авиации (ИКАО) взяла на себя обязательство повышать эффективность авиационного топлива на 2% в год и сохранять выбросы углекислого газа с 2020 года на том же уровне, что и с 2010 года . [67] Для достижения этих целей были приняты многочисленные меры. были определены: более экономичная авиационная техника ; разработка и внедрение экологически чистого авиационного топлива (SAF); улучшение организации воздушного движения (ОрВД); рыночные меры, такие как торговля выбросами , сборы и компенсация выбросов углекислого газа , [67] Схема компенсации и сокращения выбросов углерода для международной авиации (CORSIA). [68]
В декабре 2020 года Комитет Великобритании по изменению климата заявил, что: «Рассматриваемые варианты смягчения последствий включают управление спросом, повышение эффективности самолетов (включая использование гибридных электрических самолетов ) и использование экологически чистого авиационного топлива (биотопливо, биоотходы для реактивных двигателей и синтетическое авиационное топливо). заменить ископаемое авиационное топливо». [69]
В феврале 2021 года европейский авиационный сектор представил свою инициативу устойчивого развития Destination 2050 , направленную на нулевой уровень выбросов CO 2 к 2050 году:
в то время как воздушные перевозки должны расти на 1,4% в год в период с 2018 по 2050 год . [70] Инициативу возглавляют ACI Europe , ASD Europe , A4E , CANSO и ERA . [70] Это будет применяться к рейсам внутри и с вылетом из единого европейского рынка и Великобритании . [70]
В октябре 2021 года ИАТА взяла на себя обязательство добиться нулевых выбросов углерода к 2050 году. [71] В 2022 году ИКАО согласилась поддержать цель по нулевым выбросам углерода на 2050 год. [72]
Авиационный сектор может быть декарбонизирован к 2050 году при умеренном росте спроса, постоянном повышении эффективности , новых двигателях для ближнемагистральных перевозок, увеличении производства SAF и удалении CO 2 для компенсации воздействия, не связанного с CO 2 . [73] При постоянном спросе на воздушный транспорт и эффективности самолетов декарбонизация авиации потребует почти в пять раз большего мирового производства биотоплива , чем в 2019 году, что будет конкурировать с другими секторами, которые трудно декарбонизировать, а также удалением от 0,2 до 3,4 Гт CO 2 для компенсации выбросов, не связанных с CO. 2 принуждения. [73] Компенсация выбросов углерода была бы предпочтительнее, если бы углеродные кредиты были менее дорогими, чем SAF, но они могут быть ненадежными, в то время как конкретный маршрут мог бы избежать инверсионных следов . [73] По состоянию на 2023 год топливо составляет 20–30% эксплуатационных расходов авиакомпаний , при этом SAF в 2–4 раза дороже ископаемого авиакеросина . [73] Прогнозируемое снижение стоимости зеленого водорода и улавливания углерода может сделать синтетическое топливо более доступным, а более низкие затраты на сырье и более высокая эффективность преобразования помогут биотопливу FT и HEFA. [73] Политические стимулы, такие как налоговые льготы на более чистое авиационное топливо и стандарты низкоуглеродного топлива, могут стимулировать улучшения, а ценообразование на выбросы углерода может сделать SAF более конкурентоспособными, ускоряя их развертывание и снижая затраты за счет обучения и экономии за счет масштаба . [73]
Согласно исследованию Королевского общества, проведенному в 2023 году , достижение чистого нуля потребует замены ископаемого авиационного топлива источником энергии с низким или нулевым содержанием углерода, поскольку аккумуляторные технологии вряд ли дадут достаточно удельной энергии . [74] Биотопливо можно внедрить быстро и с небольшой модификацией самолетов, но оно ограничено масштабами и доступностью сырья, и лишь немногие из них являются низкоуглеродными. [74] Производство достаточного количества возобновляемой электроэнергии для производства зеленого водорода будет дорогостоящей задачей и потребует существенной модификации самолетов и инфраструктуры. [74] Синтетическое топливо потребует небольшой модификации самолета, но требует экологически чистого водородного сырья и крупномасштабного прямого улавливания CO 2 из воздуха при высоких затратах. [74] Для производства низкоуглеродистого аммиака также потребуется дорогостоящий зеленый водород в больших масштабах, а также существенные модификации самолетов и инфраструктуры. [74]
В своем Шестом оценочном отчете МГЭИК отмечает, что устойчивое биотопливо, водород с низким уровнем выбросов и его производные (включая аммиак и синтетическое топливо) могут способствовать снижению выбросов CO 2 , но некоторые остаточные выбросы ПГ , которые трудно сократить, остаются и их необходимо будет уравновешивается внедрением методов удаления углекислого газа . [75] 29 марта 2003 года во время слушаний в Сенате сторонники водородных двигателей, такие как ZeroAvia или Universal Hydrogen , выразили сожаление по поводу того, что такие игроки, как GE Aerospace или Boeing , поддерживают устойчивое авиационное топливо (SAF), поскольку оно не требует серьезных изменений в существующей инфраструктуре. [76]
Согласно отчету Sustainable Aero Lab за апрель 2023 года, нынешние самолеты, находящиеся в производстве, составят подавляющее большинство парка самолетов к 2050 году, поскольку электрические самолеты не будут иметь достаточной дальности полета, а водородные самолеты не будут доступны достаточно скоро: основными драйверами декарбонизации будут SAF; замена региональных самолетов турбовинтовыми самолетами ; и стимулы для замены старых самолетов самолетами нового поколения. [77]
Эксплуатация электрических самолетов не производит никаких выбросов, а электроэнергию можно производить с помощью возобновляемых источников энергии . Литий-ионные аккумуляторы , включая упаковку и аксессуары, обеспечивают плотность энергии 160 Втч/кг , а авиационное топливо — 12 500 Втч/кг. [78] Поскольку электрические машины и преобразователи более эффективны, их доступная мощность на валу приближается к 145 Втч/кг батареи, в то время как газовая турбина дает 6545 Втч/кг топлива: соотношение 45:1. [79] Для компании Collins Aerospace соотношение 1:50 запрещает использование электрической силовой установки для самолетов дальнего действия . [80] По оценкам Немецкого аэрокосмического центра , к ноябрю 2019 года большие электрические самолеты могут стать доступными к 2040 году. [81] Большие дальнемагистральные самолеты вряд ли станут электрическими раньше 2070 года или в XXI веке, тогда как самолеты меньшего размера могут быть электрифицированы. [82] По состоянию на май 2020 года самым большим электрическим самолетом был модифицированный Cessna 208B Caravan .
По мнению британского Комитета по изменению климата (CCC), огромные технологические сдвиги неопределенны, но консалтинговая компания Роланд Бергер указывает на 80 новых программ электрических самолетов в 2016–2018 годах, полностью электрических для меньших двух третей самолетов и гибридных для более крупных самолетов, с прогнозом даты коммерческого использования в начале 2030- х годов на ближнемагистральных маршрутах, таких как Лондон-Париж, а полностью электрические самолеты не появятся раньше 2045 года . в год, а в случае отсутствия электрических или гибридных самолетов - снизится до 3–6%, если самолеты 10-летней давности будут заменены электрическими или гибридными самолетами из-за нормативных ограничений, начиная с 2030 года и достигнув 70% парка самолетов к 2050 году. [83] Однако это значительно снизит стоимость существующего парка самолетов. [83] Ограничения на поставки аккумуляторных элементов могут препятствовать их внедрению в авиации, поскольку они конкурируют с другими отраслями, такими как электромобили . Литий-ионные аккумуляторы оказались хрупкими и пожароопасными, а их емкость с возрастом ухудшается. Однако разрабатываются альтернативы, такие как натрий-ионные батареи . [83]
В 2020 году компания Airbus представила концепции самолетов с двигателями на жидком водороде в качестве авиалайнеров с нулевым уровнем выбросов, запланированных к 2035 году. [84] Авиация, как и промышленные процессы, которые не могут быть электрифицированы, может использовать в основном топливо на основе водорода. [85]
Исследование, проведенное в 2020 году совместными предприятиями ЕС « Чистое небо 2» и «Топливные элементы и водород 2», показало, что к 2035 году водород может использоваться в самолетах ближнего действия . [86] Самолет ближнего действия (< 2000 км, 1100 морских миль) с гибридными топливными элементами /турбинами может снизить воздействие на климат на 70-80% при дополнительных затратах в 20-30%, авиалайнер средней дальности с турбинами H2 может иметь снижение воздействия на климат на 50-60% при завышенных затратах на 30-40%, а самолет дальнего действия (>7000 км, 3800 морских миль) также с турбинами H 2 может снизить воздействие на климат на 40-50% за 40-50% % Дополнительная стоимость. [86] Потребуются исследования и разработки в области авиационных технологий и водородной инфраструктуры, правил и стандартов сертификации. [86]
Авиационное биотопливо (также известное как биореактивное топливо [87] или биоавиационное топливо (BAF); [88] ) представляет собой биотопливо, используемое для питания самолетов , и считается экологически безопасным авиационным топливом (SAF). Международная ассоциация воздушного транспорта (IATA) считает это ключевым элементом сокращения выбросов углекислого газа в результате воздействия авиации на окружающую среду . [89] Авиационное биотопливо может помочь обезуглероживать средне- и дальнемагистральные авиаперелеты, генерирующие большую часть выбросов, и может продлить срок службы старых типов самолетов за счет снижения их углеродного следа. Жаргонный синтетический парафиновый керосин (СПК) относится к любому топливу не на основе нефти, предназначенному для замены керосина для реактивных двигателей , который часто, но не всегда, изготавливается из биомассы.
Биотопливо — это топливо, полученное из биомассы растений, животных или отходов; в зависимости от того, какой тип биомассы используется, они могут снизить выбросы CO 2 на 20–98% по сравнению с обычным реактивным топливом . [90] Первый испытательный полет с использованием смешанного биотоплива состоялся в 2008 году, а в 2011 году использование смешанного топлива с 50% содержанием биотоплива было разрешено на коммерческих рейсах. В 2019 году ИАТА стремилась к 2025 году достичь уровня проникновения на 2%.
Авиационное биотопливо может производиться из растительных или животных источников, таких как ятрофа , водоросли , жир , отработанные масла, пальмовое масло , бабассу и рыжик (био-СПК); из твердой биомассы методом пиролиза , обработанной процессом Фишера-Тропша (ФТ-СПК); с помощью процесса спиртовой струи (ATJ) из отходов ферментации; или из синтетической биологии через солнечный реактор . Маленькие поршневые двигатели могут быть модифицированы для сжигания этанола .
Экологичное биотопливо не конкурирует с продовольственными культурами , первоклассными сельскохозяйственными угодьями , естественными лесами или пресной водой. [ необходимо дальнейшее объяснение ] Они являются альтернативой электротопливу . [91] Экологичное авиационное топливо сертифицировано как экологически безопасное сторонней организацией.
Потсдамский институт исследования воздействия на климат сообщил, что затраты на смягчение последствий выбросов CO2 для электронного топлива на основе водорода составляют 800–1200 евро . [92] В 2050 году эти суммы можно снизить до 20–270 евро за тонну CO 2 , но, возможно, не настолько рано, чтобы заменить ископаемое топливо . [92] Климатическая политика может нести риск неопределенной доступности электронного топлива , а водород и электронное топливо могут быть приоритетными, когда прямая электрификация недоступна. [92]
Авиация является одним из трех секторов, выявленных в исследовании, где «варианты со стороны спроса» могут оказать большое влияние на «достижение уровней SDS ». [95] Согласно исследованию, достижение цели по снижению глобальной температуры на 1,5–2°C требует существенного сокращения спроса в таких критически важных секторах, как авиация, судоходство, автомобильные перевозки и промышленность, если не будут реализованы крупномасштабные отрицательные выбросы. [96] Согласно модели IMAGE, используемой для прогнозирования сценариев, направленных на ограничение повышения глобальной температуры до 1,5°C и 2°C, предполагается, что достижение глубокой декарбонизации в авиационном секторе в указанные сроки зависит от сокращения авиаперевозок. на определенных рынках. [96] Снижение углеродоемкости авиационной энергетики в сценариях с нулевым балансом «в значительной степени зависит от прогнозируемых изменений в авиационной потребности и энергоемкости». [97] Серьезные проблемы, связанные с устойчивым расширением авиационного топлива, включая продовольственную безопасность , воздействие на местное население и проблемы землепользования, подчеркивают важность одновременных усилий по сокращению спроса. [97] Например, согласно отчету Королевского общества , для производства достаточного количества биотоплива для снабжения авиационной промышленности Великобритании потребуется использовать половину сельскохозяйственных угодий Великобритании, что окажет серьезное давление на запасы продовольствия. [98] [99]
По прогнозам, к 2050 году туризм будет генерировать до 40% общих глобальных выбросов CO 2 . [100] Из вариантов потребления для смягчения последствий изменения климата , исследованных в ходе обзора, варианты потребления с «наибольшим потенциалом смягчения последствий» способствуют сокращению автомобильных и авиаперевозок. [101] Исследование прогнозирует потенциальное сокращение «прямых выбросов CO 2 от транспорта примерно на 50% в конце века по сравнению с базовым уровнем» за счет сочетания поведенческих факторов. [102]Согласно шестому оценочному докладу МГЭИК , «наибольший потенциал предотвращения » в смягчении последствий со стороны спроса, который состоит из вариантов «избегать - переключить - улучшить » (ASI), «происходит за счет сокращения дальнемагистральной авиации и обеспечения низкоуглеродных городских перевозок на короткие расстояния. инфраструктура». [103] В нем перечислены следующие соответствующие меры мобильности: [103]
По оценкам ICCT , 3% мирового населения пользуются регулярными рейсами. [24] Штефан Гесслинг из Научно-исследовательского института Западной Норвегии оценивает, что 1% населения мира выбрасывает половину CO 2 коммерческой авиации , в то время как около 90% не летают в течение года. [104]
В начале 2022 года Европейский инвестиционный банк опубликовал результаты своего климатического исследования на 2021–2022 годы, показавшие, что 52% европейцев в возрасте до 30 лет, 37% людей в возрасте от 30 до 64 лет и 25% людей в возрасте 65 лет и старше планируют путешествовать по воздуху. на летние каникулы в 2022 году; и 27% людей в возрасте до 30 лет, 17% для людей в возрасте 30–64 лет и 12% для людей в возрасте 65 лет и старше планируют поехать самолетом в отдаленное место назначения. [105]
ИКАО одобрила торговлю квотами на выбросы для сокращения авиационной эмиссии CO 2 , руководящие принципы должны были быть представлены Ассамблее ИКАО в 2007 году. [115] В Европейском Союзе Европейская Комиссия включила авиацию в Европейскую схему торговли квотами на выбросы , действующую с 2012 года, ограничивая выбросы авиакомпаний, предоставляя стимулы для снижения выбросов за счет более эффективных технологий или покупки углеродных квот у других компаний. [116] [117] По оценкам Центра авиации, транспорта и окружающей среды Манчестерского столичного университета, единственный способ снизить выбросы — это установить цену на выбросы углерода и использовать рыночные меры, такие как СТВ ЕС. [118]
Финансовые меры могут отпугнуть авиапассажиров и способствовать развитию других видов транспорта , а также мотивировать авиакомпании повышать топливную экономичность. Авиационное налогообложение включает в себя:
На поведение потребителей можно повлиять путем сокращения субсидий на неустойчивую авиацию и субсидирования разработки устойчивых альтернатив. К сентябрю-октябрю 2019 года налог на выбросы углерода на рейсах поддержат 72% граждан ЕС, согласно опросу, проведенному для Европейского инвестиционного банка . [119]
Налогообложение авиации могло бы отражать все ее внешние издержки и могло бы быть включено в схему торговли выбросами . [120] Выбросы международной авиации избегали международного регулирования до тех пор, пока проводимая раз в три года конференция ИКАО в 2016 году не согласовала схему компенсации CORSIA . [121] Благодаря низким налогам на авиационное топливо или их отсутствию , авиаперевозки имеют конкурентное преимущество перед другими видами транспорта. [122] [123]
Компенсация выбросов углерода — это средство компенсации авиационных выбросов за счет экономии достаточного количества углерода или его обратного поглощения растениями посредством фотосинтеза (например, путем посадки деревьев путем лесовосстановления или облесения ), чтобы сбалансировать выбросы углерода в результате определенного действия.
Однако постоянство и дополнительность углеродных кредитов могут быть сомнительными. [73] Более 90% компенсационных кредитов за тропические леса, сертифицированных Verra's Verified Carbon Standard, могут не отражать реального сокращения выбросов углерода. [124]
Некоторые авиакомпании предлагают пассажирам компенсацию выбросов углекислого газа для покрытия выбросов, возникающих в результате их полета, инвестируя в экологически чистые технологии , такие как возобновляемые источники энергии, и исследования в области технологий будущего. Авиакомпании, предлагающие компенсацию выбросов углерода, включают British Airways , [125] Continental Airlines , [126] [127] easyJet ; [128] , а также Air Canada , Air New Zealand , Delta Air Lines , Emirates Airlines , Gulf Air , Jetstar , Lufthansa, Qantas , United Airlines и Virgin Australia . [129] Потребители также могут приобретать компенсации на индивидуальном рынке. Для них существуют стандарты сертификации, [130] включая Золотой стандарт [131] и Green-e. [132]
В Великобритании транспорт заменил производство электроэнергии в качестве крупнейшего источника выбросов. Сюда входит вклад авиации в размере 4%. Ожидается, что этот объем будет расширяться до 2050 года, и спрос на пассажирские перевозки, возможно, придется сократить. [83] Для Комитета Великобритании по изменению климата (CCC) цель Великобритании по сокращению выбросов на 80% с 1990 по 2050 год все еще была достижима с 2019 года, но комитет предлагает, чтобы Парижское соглашение ужесточило свои целевые показатели выбросов. [83] Их позиция заключается в том, что выбросы в проблемных секторах, таких как авиация, должны компенсироваться за счет удаления парниковых газов , улавливания и хранения углерода , а также лесовосстановления. [83] Великобритания включит международную авиацию и судоходство в свои углеродные бюджеты и надеется, что и другие страны тоже. [133]
Некоторые авиакомпании, например, Costa Rican Nature Air , [134] или заявляют об этом, например, Canadian Harbour Air Seaplanes, придерживаются нулевого уровня выбросов углерода . [135] Недорогое предприятие дальних перевозок Fly POP стремится стать углеродно-нейтральным. [136]
В 2019 году Air France объявила, что с января 2020 года будет компенсировать выбросы CO 2 на своих 450 ежедневных внутренних рейсах, на которых перевозится 57 000 пассажиров, с помощью сертифицированных проектов. Компания также предложит своим клиентам возможность добровольно компенсировать все свои рейсы и стремится сократить выбросы на 50% на человека/км к 2030 году по сравнению с 2005 годом. [137]
Начиная с ноября 2019 года британский бюджетный авиаперевозчик EasyJet решил компенсировать выбросы углекислого газа на всех своих рейсах за счет инвестиций в проекты по сокращению выбросов углекислого газа в атмосферу . Он утверждает, что является первым крупным оператором, который будет углеродно-нейтральным, его стоимость в 2019–20 финансовом году составит 25 миллионов фунтов стерлингов. В 2018–19 финансовом году выбросы CO 2 составили 77 г на пассажира по сравнению с 78,4 г в предыдущем году. [138]
С января 2020 года British Airways начала компенсировать выбросы от 75 ежедневных внутренних рейсов за счет инвестиций в проекты по сокращению выбросов углекислого газа. Авиакомпания стремится стать углеродно-нейтральной к 2050 году за счет экономичных самолетов, экологически чистого топлива и операционных изменений. Пассажиры, вылетающие за границу, могут компенсировать свои авиабилеты за 1 фунт стерлингов в Мадрид эконом-классом или 15 фунтов стерлингов в Нью-Йорк бизнес-классом. [139]
Американский лоукостер JetBlue планировал использовать компенсацию выбросов от внутренних рейсов, начиная с июля 2020 года, став первой крупной авиакомпанией США, сделавшей это. С середины 2020 года компания также планирует использовать экологически чистое авиационное топливо, изготовленное из отходов финского нефтеперерабатывающего завода Neste . [140] В августе 2020 года компания JetBlue стала полностью углеродно-нейтральной на своих внутренних рейсах в США за счет повышения эффективности и компенсации выбросов углерода. [141] Delta Air Lines пообещала сделать то же самое в течение десяти лет. [142]
Чтобы стать углеродно-нейтральной к 2050 году, United Airlines инвестирует в строительство в США крупнейшего объекта по улавливанию и хранению углерода через компанию 1PointFive, совместно принадлежащую Occidental Petroleum и Rusheen Capital Management, с технологией Carbon Engineering , стремясь к компенсации почти 10%. [143]
Усовершенствованная система управления воздушным движением с более прямыми маршрутами, чем неоптимальные воздушные коридоры , и оптимизированной крейсерской высотой позволит авиакомпаниям сократить выбросы до 18%. [30] В Европейском Союзе с 1999 года предлагается создать единое европейское небо , чтобы избежать дублирования ограничений воздушного пространства между странами ЕС и сократить выбросы. [144] К 2007 году 12 миллионов тонн выбросов CO 2 в год были вызваны отсутствием Единого европейского неба. [30] По состоянию на сентябрь 2020 года Единое европейское небо все еще не было полностью достигнуто, что привело к задержкам в 6 миллиардов евро и к 11,6 миллионам тонн избыточных выбросов CO 2 . [145]
{{citation}}
: Отсутствует или пусто |url=
( справка ) через Шефера, Андреаса В.; Эванс, Энтони Д.; Рейнольдс, Том Г.; Дрей, Линнетт (2016). «Затраты на снижение выбросов CO2 пассажирскими самолетами» (PDF) . Природа Изменение климата . 6 (4): 412–417. Бибкод : 2016NatCC...6..412S. дои : 10.1038/nclimate2865.Обзор исторических и будущих тенденций
{{cite journal}}
: CS1 maint: DOI inactive as of January 2024 (link)выступать против любого расширения авиации и аэропортов, которое может нанести ущерб человеческой или природной среде, а также продвигать авиационную политику Великобритании, которая полностью соответствует принципам устойчивого развития.
информация о многих принимаемых в отрасли мерах по ограничению воздействия авиации на окружающую среду
коллективный подход авиации Великобритании к решению задачи обеспечения устойчивого будущего
Поддержанная промышленностью стратегия перехода к потеплению на 1,5°C