航空业脱碳：通往更清洁天空之路

发布日期 : 18 September 2025

发布者 : Sanya Mehra

随着全球加大力度实现净零排放，航空业成为脱碳难度最大的行业之一。航空业约占全球二氧化碳排放量的2-3%，在全球交通运输、贸易和旅游业中扮演着至关重要的角色；然而，它也造成了巨大的环境足迹。鉴于航空旅行预计将持续增长，如何在不牺牲全球流动性的前提下实现航空业的清洁化转型，已成为亟待解决的问题。本文将探讨推动航空业向更可持续的未来转型的切实措施、新兴技术以及合作努力。

应对航空业的碳排放挑战：深入探讨

减少航空业的碳排放并不像其他行业那么容易。主要原因如下：

• 飞机需要高能量燃料才能高效地飞行更远的距离，这是电池和低密度替代燃料目前无法提供的。
• 飞机的设计寿命长达数十年，因此升级整个机队需要很长时间。
• 非碳排放物，如氮氧化物（NOx）和凝结尾迹（飞机尾迹），也会对环境产生变暖效应。

虽然地面交通等领域可以相对快速地转向电力驱动，但航空业却没有简单的解决方案。航空业需要采取多管齐下的策略，包括燃料创新、发动机效率提升、基础设施改造和政策改革。

下图展示了航空业正在探索的主要创新技术和脱碳战略：

资料来源：美国能源部、国家可再生能源实验室、联邦航空管理局

迈向净零排放之路：六大关键途径

1. 可持续航空燃料 (SAF)

未来几年降低排放最有前景的解决方案之一是可持续航空燃料（SAF）。SAF由废油、农业副产品、藻类和生活垃圾等可再生资源制成。与化石燃料喷气燃料相比，这些燃料在飞机的整个生命周期内可减少高达80%的总体排放量。
可持续航空燃料 (SAF) 的主要优势在于，它无需任何改装即可用于当今先进的飞机和发动机，从而实现即时解决方案。航空公司无需等待新飞机或发动机的交付即可开始享受环保效益。

然而，可持续航空燃料（SAF）的推广应用面临诸多挑战，2024年其在全球航空燃油使用量中仅占0.53%。生产成本依然高昂，SAF每升成本约为1.80美元，而传统航空燃油每升成本仅为0.49美元。为了弥合这一差距，许多航空公司和机场正在投资发展SAF。例如，美国联合航空公司正在支持像Fulcrum BioEnergy这样专注于SAF商业化生产的初创公司。例如，欧盟《再燃料欧盟航空条例》（ReFuelEU Aviation Regulation）规定了欧洲SAF的最低供应量，从2025年的2%开始，到2050年提高到70%，从而推动SAF的进一步普及。在全球范围内，已有超过36万架次商业航班在46个机场使用过SAF，主要分布在美国和欧洲，其中美国2023年的SAF消费量达到2450万加仑。

2. 电动和混合动力飞机

电动和混合动力飞机标志着航空业正在发生巨大变革，主要体现在短途和区域航线上。虽然由于能量密度的限制，目前的电池技术尚不适用于长途飞行，但电力推进系统在500公里以下的航程中展现出巨大的潜力。这类飞机具有诸多环境和经济优势，包括零直接排放、运行噪音更低，以及由于电机活动部件更少而降低的维护成本。

一个值得注意的例子是Eviation公司的Alice，这是一款可搭载九名乘客的全电动通勤飞机。与此同时，像罗尔斯·罗伊斯和空客这样的公司正在研发将电动机与传统发动机相结合的混合动力系统，每次飞行最多可减少20%的燃油消耗。尽管如此，电池在能量密度方面仍然存在不足。航空燃油每公斤的能量密度约为锂离子电池的50倍，这限制了电动飞机的航程和有效载荷。即便如此，电池技术的不断进步有望在2030年代初使电动支线航班在商业上可行。

3. 氢气作为航空燃料在飞行中的应用

氢能正成为另一种令人兴奋的选择，尤其适用于中远程航线。它重量轻、能量密度高，并且在燃料电池中使用时不会产生直接的碳排放。氢能既可以用于喷气发动机燃烧，也可以通过燃料电池转化为电能，为电动机提供动力。氢能的吸引力在于其可持续的输出（主要为水蒸气）以及其减少对化石燃料依赖的潜力。制造商们正在积极推进氢动力飞机的研发。例如，空客公司在其“零排放”（ZEROe）计划下推出了三款概念飞机，每款飞机都针对不同的氢动力推进方式。他们的目标是到2035年实现氢动力客机的飞行。

4. 建造高效的航班

优化飞行运行和空中交通管理无需更换新飞机或燃料，即可显著降低燃油消耗和排放。一项关键措施是采用连续下降进近（CDA），该技术使飞机能够更平稳地下降，而非分段下降，每次飞行至少可减少150公斤二氧化碳排放，并降低噪音污染。此外，利用人工智能和实时气象数据的现代系统可以帮助飞行员选择更高效的飞行路线，并避开湍流或拥堵区域。单一欧洲天空（SES）计划就是此类改革的典型例证，该计划旨在统一和简化欧洲的空中交通。该计划通过优化航线和减少延误，无需更换飞机或燃料，即可减少10%的飞行排放。此外，包括自由航路空域和连续爬升运行在内的SESAR项目，预计到2030年将使每次飞行的平均燃油消耗量减少7.8%，到2040年减少9.5%，到2050年减少11.6%。

5. 更轻、更智能的飞机设计

降低燃油消耗最直接的方法之一是减轻飞机重量。飞机越轻，飞行所需的燃油就越少。制造商正越来越多地采用先进材料和智能设计来提高飞机的燃油效率。
现代客机，例如波音787梦想客机和空客A350，大量使用碳纤维复合材料，这种材料既坚固又轻便。这些材料能够将整体燃油消耗降低高达20%。空气动力学改进，例如翼梢小翼和鲨鳍小翼，也能降低阻力并提高燃油效率。如今，诸如3D打印等创新技术正被用于制造比以往任何时候都更轻、更复杂、更精确的飞机部件。这些改进不仅有助于减少排放，而且使制造过程更加可持续。

6. 利用市场机制抵消排放

在航空业向更清洁技术转型之际，许多航空公司依赖碳抵消来控制其排放。通过碳抵消，他们投资于绿色项目，例如可再生能源农场、森林保护或碳捕集设施，以在其他地方移除或避免等量的二氧化碳排放。国际民用航空组织 (ICAO) 运营的国际航空碳抵消和减排计划 (CORSIA) 是该领域的一项重要举措。CORSIA 预计将在 2024 年至 2035 年间实现 13 亿至 17 亿吨二氧化碳当量减排。碳抵消信用成本各不相同，2021 年平均为每吨二氧化碳当量 3.08 美元，预计到 2027 年将达到每吨 14 至 16 美元。碳抵消是一种有效的短期工具，可以避免过度污染。批评者认为，它并不能直接减少排放，而且可能并非总能实现承诺的环境效益。因此，必须将其视为一项更广泛战略的一部分，该战略应包括对长期变革的投资。

政策、伙伴关系和投资：变革的驱动力

没有哪家公司能够独自实现航空业的脱碳。实现净零排放需要全球协作，包括：

结论：迈向可持续航空的起飞

航空业脱碳是应对气候变化最复杂的挑战之一，也是最重要的挑战之一。解决方案正在逐步成形，涵盖可持续燃料、电力推进、氢能创新和更智能的飞行运营等诸多方面。虽然没有万能的解决方案，但这些技术的融合，加上全球合作和明智政策的支持，为通往更清洁天空的道路提供了可能。作为乘客、政策制定者和行业领袖，我们都肩负着这一使命。如果我们规划得当，航空业的未来既可以可持续发展，也可以翱翔蓝天。