Jönnek az elektromos áram, hidrogén és zöldkerozin hajtotta repülők

Pár éve még nehéz lett volna elképzelni, de a légitársaságok is elkötelezték magukat a 2050-es klímasemlegesség mellett. A megoldást a fenntartható repülőgép-üzemanyagok, a hidrogénüzemű és az elektromos repülőgépek jelentik, amelyek fejlesztése már javában tart.

A koronavírus-járvány által leglátványosabban sújtott gazdasági szektor talán a légiipar. Jól jelzi ezt, hogy miután az elmúlt két évtizedben gyorsan emelkedett a szén-dioxid-kibocsátás, a pandémia tavaly körülbelül harmadával – egészen az 1997-es szintig – repítette vissza az ágazatra jellemző értéket a megelőző évhez képest. A példátlan összeomlást követően azonban a következő évtizedekben várhatóan ismét folyamatosan emelkedni fog az utasszám, valamint a szállított rakomány mennyisége. Számos új üzemeltetési és technikai megoldás, illetve szokásbeli változás nélkül a szektor üvegházhatásúgáz-kibocsátása is újra az egekbe szökhet – hívja fel a figyelmet a Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) az ágazatról kiadott novemberi helyzetértékelésében.

Más területekhez hasonlóan a hatékonyság javítását elősegítő pénzügyi és szabályozási intézkedések már rövid távon is hozzájárulhatnak a légi közlekedési ágazat klímabarát jellegének erősítéséhez. Ez igaz a befektetési kockázatok fenntartható üzemanyagok felhasználásának bővítését támogató kezelésére is. Amíg a kis karbonlábnyomú üzemanyagok és egyéb technológiák elterjednek, a légitársaságok a kibocsátás ellentételezését ígérő intézkedésekkel igyekeznek valamelyest kompenzálni az emissziót, például faültetések, szélerőmű-telepítések vagy metánleválasztó projektek finanszírozásával. Bár ezek kétségtelenül társadalmi előnyökkel járnak, valójában nem csökkentik a sugárhajtóművekből távozó szén-dioxid mennyiségét. Nem beszélve az egyéb gázok koncentrációjában előidézett, a globális felmelegedést tovább erősítő következményekről.

Repülni és zöldíteni szükséges

Jóval érdekesebb, és a hosszú távú klímacélok elérése szempontjából jelentősebb potenciál rejlik ugyanakkor az olyan alternatív technológiák fejlesztésében, mint a fenntartható repülőgép-üzemanyagok, a hidrogénüzemű vagy az elektromos repülőgépek. Ennek kiaknázására szükség is van, mivel a szektor kibocsátása felelős a globális felmelegedés mintegy 3,5%-áért. Ez ugyan nem tűnik soknak, de nem lehet kivétel az emissziócsökkentési intézkedések hatálya alól.

A zöld alternatívák létjogosultságát aláhúzza, hogy láthatóan nem várható, hogy a környezetért érzett aggodalom vagy a magyarra kissé esetlenül fordítható flight shame repülésellenes mozgalom hatására majd mindenki a jóval kisebb karbonlábnyomú vonatra ül át a repülőről (lásd még: klímacsúcs és magánrepülőgépek), amikor ezt megteheti. Sőt az SUV-ok klímapusztító divatjához hasonlóan a repülés az utóbbi években rövidebb távokon is nagy népszerűségre tett szert a légitársaságok hathatós közreműködésével. A rövidtávú légi járatok betiltását követelő nyomás egyre erősebb az EU-ban. Mivel azonban ezek a légi közlekedéshez tartozó teljes emissziónak csak pár százalékáért felelősek, a kívánt intézkedés önmagában nem oldaná meg a problémát.

Az Európai Uniónál maradva: a közösség a légi közlekedési ágazatra vonatkozóan is komoly zöldítési célokat jelölt ki, amelyek eléréséhez az uniós szén-dioxid-kibocsátás kereskedelmi rendszerbe való bevonása is közelebb vihet. A jelek szerint az iparágban egyértelműen érzékelik a társadalom és a befektetők fokozódó fenntarthatósági elvárásait. A Nemzetközi Légi Szállítási Szövetség (IATA) idei októberi konferenciáján például a tagságot képviselő légitársaságok megállapodtak abban, hogy elkötelezik magukat a 2050-es klímasemlegesség elérése mellett. Ez elég jelentős vállalásnak tűnik. Már csak azért is, mert 2050-ben már várhatóan évi 10 milliárd légi utat tesznek majd meg az utasok.

Gyorsítani kell az átmenetet

Az iparági szövetség jelenleg úgy látja, hogy a kibocsátáscsökkentési feladat zömét, mintegy 65%-át az olyan fenntartható üzemanyagok teljesíthetik, mint például a fa- és dohányhulladékokból, cukornádból vagy használt étolajból előállítható, már a mai hajtóművekben is módosítás nélkül felhasználható alternatív kerozin. A fenntartható repülőgép-bioüzemanyagokhoz (sustainable aviation fuel, SAF vagy biojet) azonban a biomasszáéhoz hasonló aggályok kapcsolódnak. Mivel a bennük levő szén biomasszából származik, elégetésükkel a növények által kivont szén-dioxid kerül vissza a légkörbe. Ez azt jelenti, hogy fenntarthatóságuk feltétele mindenekelőtt az, hogy az alapanyagul szolgáló biomassza fenntartható gazdálkodásból származzon. Ha ezt sikerül megoldani, jó esetben 80–90%-kal is csökkenthető az üzemanyag teljes életciklusára számított szén-dioxid-emisszió a fosszilis kerozinhoz képest.

Az IEA 2050-es klímasemlegesség eléréséhez vezető forgatókönyve szerint 2030-ban a biokerozin a repülés teljes üzemanyag-fogyasztásának már megközelítőleg 15%-át teheti ki. Ehhez képest a jelenleg ismert nemzetközi tervek alapján 2025-ig 1–5%-os bekeverési arányok elérése a cél, vagyis egyértelműen gyorsítani kell az átálláson. Másik alternatívát a fenntartható szintetikus kerozin jelenthet a fosszilis üzemanyagokkal szemben. Amennyiben a villamos energia felhasználását igénylő folyamathoz tiszta, megújuló alapú áramot vesznek igénybe, alapanyagul pedig a közvetlenül a levegőből kivont szén-dioxidot alkalmazzák, az eredményül kapott üzemanyag gyakorlatilag teljesen karbonsemleges lesz.

Az első, részben fenntartható szintetikus kerozinnal meghajtott utasszállító járat 2021 februárjában indult útnak, vagyis a hagyományos repülőgép-üzemanyag előállítási költségeit egyelőre 3–6-szorosan felülmúló technológia még a piacosítás korai stádiumában van. A technológia fejlesztésén ugyanakkor világszerte dolgoznak, ami a költségek jövőbeli csökkenését is előrevetíti. Az EU jelenlegi célja mindenesetre az, hogy a tiszta üzemanyag 2050-re 28%-os részarányt érjen el a folyékony üzemanyag felhasználásában az európai légi közlekedésben.

Hidrogénüzemű, hibrid és elektromos

A hidrogénben gazdag szintetikus üzemanyagokhoz hasonlóan a nap- vagy a szélenergia alkalmazásával vízbontással előállítható zöldhidrogén szintén jelentős szerepet kaphat a légi közlekedés és szállítás jövőbeli energiaigényének kielégítésében. Az iparági szervezet most úgy számol, hogy a hidrogén részesedése a repülőgépüzemanyag-piacon 13% körül alakulhat az évszázad közepén. Európa legnagyobb repülőgépgyártója, az Airbus szintén a hidrogénre fogad, miután fókuszát a kisebb, elektromos gépekről erre a technológiára fordította. A költségek, a repülőtéri infrastruktúra hiánya és egyéb akadályok ma még a hidrogénüzemű repülőgépek elterjedésének útjában állnak. Az Airbus azonban úgy tervezi, hogy 2035 körül üzembe állhatnak az első, akár 200 utas szállítására és 3500 kilométer megtételére is képes gépek. Másoknak, például az Egyesült Királyság kormányának is hasonló tervei vannak.

airbus zeroe
hidrogénhajtású utasszállító — Az Auirbus ZEROe névre keresztelt hidrogénhajtású utasszállítójának a koncepciója már létezik.
Forrás: airbus.com

A hidrogéntechnológiában számos más cég is fantáziát lát. A Universal Hydrogen nevű Los Angeles-i startup például olyan üzemanyag-elosztó hálózatot fejleszt, amely a hidrogént moduláris kapszulákban juttatja el a gépekhez. És ami még érdekesebb: olyan átalakító készleteket tervez, amelyek utólag felszerelhetők a repülőgépekre. Egy másik, szintén Los Angeles-i székhelyű cég, az Ampaire pedig hibrid elektromos rendszereket fejleszt, melyekkel szintén utólag frissíthetők a kisebb kategóriás gépek. Nem ez az egyetlen ilyen vállalkozás, a United Airlines légitársaság már az új technológia tömeges beszerzését tervezi.

Ami az akkumulátoros elektromos gépeket illeti, ezek ma létező prototípusai legfeljebb 20 utas bő 100 kilométeres szállítására alkalmasak. Hatótávolságuk várhatóan az évszázad közepén sem haladja majd meg az 1000 kilométert. Mivel ez a meghajtás valószínűleg a jövőben is csak rövidebb távú légi utakra lesz alkalmas – melyek a szektor emissziójának kis részét teszik ki –, kibocsátáscsökkentési potenciálja korlátozottnak tűnik, de a különféle hibridek hatótávolsága a jövőben elérheti a 3000 kilométert is. A technológia terjedésének felgyorsításához az akkumulátorok innovációjának áttöréseire lesz szükség. Ez az elektromos autókhoz viszonyítva a repülőgépek esetében hatványozottan igaz. A lítium-levegő-akkumulátorok, amelyek elérhetik a repülőgép-üzemanyagéval azonos energiasűrűséget, egyelőre a fejlesztés nagyon korai szakaszában vannak. További kihívás, hogy az akkumulátorok az üzemanyagtartályokkal ellentétben nem válnak könnyebbé a repülés során.

Formabontó és hibrid projektek már léteznek: ilyen a Phractyl gépe is, amely a személyforgalmat célozza.
Forrás: phractyl.com

A technológia előtti akadályokat jól érzékelteti, hogy például egy Boeing 747 sugárhajtóművének helyettesítéséhez a jelenleg széles körben alkalmazott lítiumion-akkumulátorból több mint 500 tonnányira lenne szükség. Ez viszont akkora plusz terhet jelentene, hogy ha sikerülne is a jumbóba gyömöszölni, a gép képtelen lenne felszállni vele. E tömeg levegőbe emeléséhez gyakorlatilag további nyolc sugárhajtású repülőgépre lenne szükség. Ezzel együtt egyre több gyártó tervez és épít akár egészen bizarr kinézetű elektromos repülőgépeket. Például a sebességrekordot tartó Rolls-Royce és a NASA is. Már a világ első teljesen elektromos légitársasága is készül a piacra lépni. A technikai korlátok miatt egyelőre mindegyik a kisebb mérettartományra koncentrál. Az egy- és kétszemélyes légi járművek és légi taxik kategóriájában is figyelemre méltó aktivitás tapasztalható. Nem kizárt, hogy a nem túl távoli jövőben érdemi szerephez juthatnak a városi dugók és a légszennyezettség csillapításában.