【奥雅纳】航空中的氢_62页_20mb

英国航空脱碳与氢燃料发展

1. 背景与行业现状

航空业是全球脱碳的重要领域，预计2050年前新燃料与技术（如SAF、氢和电力）将贡献约65%-75%的碳排放削减。氢能源在直接燃料应用（如燃料电池和氢燃烧涡轮机）及间接支持SAF生产中扮演核心角色。英国航空业需加速向氢能转型以实现净零目标，而南威尔士和英格兰西南部因可再生能源、航空航天产业基础及政策支持，成为关键枢纽。

2. 氢需求预测与场景分析

研究提出三种需求情景（情景0-情景3），基于不同时间框架和氢技术普及程度：

• 情景0（无实质性渗透）：氢需求较低，主要来自SAF生产和小型地面应用。
• 情景2（加速采用）：预计2050年，该地区对液态氢和SAF的年需求可能达6.5万吨至12万吨，布里斯托尔机场需求最高（5.2-10万吨）。
• 情景3（保守采用）：氢渗透较慢，需求约3.5-6.5万吨，但SAF仍将占主导。

3. 氢生产与运输技术挑战

• 生产方式：绿色氢（可再生能源电解）、蓝色氢（天然气重整+碳捕集）和灰色氢（无碳捕集）碳排放差异显著，需优先推广低碳路径。
• 运输与储存：液化氢需求高，但液化过程能耗大（占氢等效能量的30%），需与区域电网协同。气态氢更适配小型飞机，但长距离仍需油轮或管道运输。
• 基础设施：液态氢的体积能量密度仅为空中客车的1/3，需建设专用管道和储存设施，而当前英国布里斯托尔等机场仅依靠有限的天然气管道资源。

4. 关键机场需求与路径

• 布里斯托尔机场：预计2050年需12万吨液态氢，依赖电网支持和本地电解。
• 加的夫机场：需求在7,000-10,000吨，需管道或油轮供应。
• 埃克塞特与纽基机场：需求较低（4,000-6,000吨），主要通过液态氢油轮运输。

5. 政策与支持计划

英国政府计划到2030年将SAF占比提升至10%，并推动10-20GW的氢能产能。地区政策（如西南氢生态系统）强调氢能作为区域脱碳动力。布里斯托尔机场与easyJet合作，探索氢航空过渡路径，而LanzaTech的SAF生产需大量氢原料（约2,000-8,000吨/年），可能成为区域氢能供应中心。

6. 飞机技术与阶段性过渡

• 第一代飞机（2025-2030）：中小飞机（如9-19座）使用氢燃料电池，需减少10%-30%的氢需求。
• 第二代飞机（2035-2045）：大型商用飞机采用液态氢燃料，对氢能需求激增（约60,000-100,000吨/年）。
• 技术瓶颈：氢气储存需高压环境（500-700bar），液化成本高昂，且目前缺乏氢燃料认证和基础设施。

7. 氢在地面运营与供暖中的应用

氢能可支持机场地面设备（如电动叉车）和供暖系统，但纯度要求差异大（99.999%用于燃料电池，98%用于燃烧）。布里斯托尔等机场计划通过管道或油轮保障氢供应，需评估现有天然气网络兼容性。

8. 主要挑战与解决方案

• 技术不确定性：需加速氢燃料飞机研发及安全标准制定。
• 基础设施投资：液化、管道和电网升级成本高，需政府与行业协作。
• 供应链问题：氢生产成本及运输效率待优化，需提升区域能源利用（如核能、海上风电）与碳捕集技术。

9. 结论

南威尔士和英格兰西南部氢能潜力巨大，但需政府政策支持、基础设施投资及技术创新。氢直接燃料需求将随第二代飞机推广而大幅增长，同时SAF生产需大量氢原料。区域合作（如氢西南项目）和多场景规划是成功脱碳的关键，最终需实现从SAF过渡到氢为主导的航空能源结构。