航空業脫碳：通往更清潔天空之路

發佈日期 : 18 September 2025

發佈者 : Sanya Mehra

隨著全球加大力度實現淨零排放，航空業成為脫碳難度最高的產業之一。航空業約佔全球二氧化碳排放量的2-3%，在全球交通、貿易和旅遊業中扮演著至關重要的角色；然而，它也造成了巨大的環境足跡。鑑於航空旅行預計將持續成長，如何在不犧牲全球流動性的前提下實現航空業的清潔化轉型，已成為亟待解決的問題。本文將探討推動航空業轉型為更永續的未來的實際措施、新興技術以及合作努力。

因應航空業的碳排放挑戰：深入探討

減少航空業的碳排放並不像其他產業那麼容易。主要原因如下：

• 飛機需要高能量燃料才能有效率地飛行更遠的距離，這是電池和低密度替代燃料目前無法提供的。
• 飛機的設計壽命長達數十年，因此升級整個機隊需要很長時間。
• 非碳排放物，如氮氧化物（NOx）和凝結尾跡（飛機尾跡），也會對環境產生暖化效應。

雖然地面交通等領域可以相對快速地轉向電力驅動，但航空業卻沒有簡單的解決方案。航空業需要採取多管齊下的策略，包括燃料創新、引擎效率提升、基礎設施改造和政策改革。

下圖展示了航空業正在探索的主要創新技術和脫碳策略：

資料來源：美國能源部、國家再生能源實驗室、聯邦航空管理局

邁向淨零排放之路：六大關鍵途徑

1. 永續航空燃料（SAF）

未來幾年降低排放最有前景的解決方案之一是永續航空燃料（SAF）。 SAF由廢油、農業副產品、藻類和生活垃圾等再生資源製成。與化石燃料噴射燃料相比，這些燃料在飛機的整個生命週期內可減少高達80%的整體排放量。
永續航空燃料 (SAF) 的主要優勢在於，它無需任何改裝即可用於當今先進的飛機和發動機，從而實現即時解決方案。航空公司無需等待新飛機或發動機的交付即可開始享受環保效益。

然而，永續航空燃料（SAF）的推廣應用面臨許多挑戰，2024年在全球航空燃油使用量中僅佔0.53%。生產成本依然高昂，SAF每公升成本約1.80美元，而傳統航空燃油每公升成本僅0.49美元。為了彌補這一差距，許多航空公司和機場正在投資發展SAF。例如，美國聯合航空公司正在支持像Fulcrum BioEnergy這樣專注於SAF商業化生產的新創公司。例如，歐盟《再燃料歐盟航空條例》（ReFuelEU Aviation Regulation）規定了歐洲SAF的最低供應量，從2025年的2%開始，到2050年提高到70%，從而推動SAF的進一步普及。在全球範圍內，已有超過36萬架次商業航班在46個機場使用過SAF，主要分佈在美國和歐洲，其中美國2023年的SAF消費量達到2450萬加侖。

2. 電動和混合動力飛機

電動和混合動力飛機標誌著航空業正在發生巨大變革，主要體現在短途和區域航線上。雖然由於能量密度的限制，目前的電池技術尚不適用於長途飛行，但電力推進系統在500公里以下的航程中展現出巨大的潛力。這類飛機具有許多環境和經濟優勢，包括零直接排放、運行噪音更低，以及由於馬達活動部件更少而降低的維護成本。

一個值得注意的例子是Eviation公司的Alice，這是一款可搭載九名乘客的全電動通勤飛機。同時，像羅爾斯·羅伊斯和空中巴士這樣的公司正在研發將電動馬達與傳統引擎結合的混合動力系統，每次飛行最多可減少20%的燃油消耗。儘管如此，電池在能量密度方面仍有不足。航空燃油每公斤的能量密度約為鋰離子電池的50倍，限制了電動飛機的航程和有效載荷。即便如此，電池技術的不斷進步有望在2030年代初使電動支線航班在商業上可行。

3. 氫氣作為航空燃料在飛行上的應用

氫能正成為另一個令人興奮的選擇，尤其適用於中遠程航線。它重量輕、能量密度高，並且在燃料電池中使用時不會產生直接的碳排放。氫能既可以用於噴射發動機燃燒，也可以透過燃料電池轉化為電能，為電動馬達提供動力。氫能的吸引力在於其可持續的輸出（主要為水蒸氣）以及其減少對化石燃料依賴的潛力。製造商們正積極推動氫動力飛機的研發。例如，空中巴士公司在其「零排放」（ZEROe）計畫下推出了三款概念飛機，每架飛機都針對不同的氫動力推進方式。他們的目標是到2035年實現氫動力客機的飛行。

4. 建造高效的航班

優化飛行運行和空中交通管理無需更換新飛機或燃料，即可顯著降低燃油消耗和排放。一項關鍵措施是採用連續下降進場（CDA），該技術使飛機能夠更平穩地下降，而非分段下降，每次飛行至少可減少150公斤二氧化碳排放，並降低噪音污染。此外，利用人工智慧和即時氣象資料的現代系統可以幫助飛行員選擇更有效率的飛行路線，並避開湍流或擁塞區域。單一歐洲天空（SES）計畫就是此類改革的典型例證，該計畫旨在統一和簡化歐洲的空中交通。該計劃透過優化航線和減少延誤，無需更換飛機或燃料，即可減少10%的飛行排放。此外，包括自由航路空域和連續爬升運行在內的SESAR項目，預計到2030年將使每次飛行的平均燃油消耗量減少7.8%，到2040年減少9.5%，到2050年減少11.6%。

5. 更輕、更聰明的飛機設計

降低燃油消耗最直接的方法之一是減輕飛機重量。飛機越輕，飛行所需的燃油就越少。製造商正越來越多地採用先進材料和智慧設計來提高飛機的燃油效率。
現代客機，例如波音787夢幻客機和空中巴士A350，大量使用碳纖維複合材料，這種材料既堅固又輕巧。這些材料能夠將整體燃油消耗降低高達20%。空氣動力學改進，例如翼梢小翼和鯊鰭小翼，也能降低阻力並提高燃油效率。如今，諸如3D列印等創新技術正被用於製造比以往任何時候都更輕、更複雜、更精確的飛機零件。這些改進不僅有助於減少排放，而且使製造過程更加永續。

6. 利用市場機制抵銷排放

在航空業轉型為更清潔技術之際，許多航空公司依賴碳抵銷來控制其排放。透過碳抵消，他們投資於綠色項目，例如再生能源農場、森林保護或碳捕集設施，以在其他地方移除或避免等量的二氧化碳排放。國際民航組織 (ICAO) 營運的國際航空碳抵銷和減排計畫 (CORSIA) 是該領域的重要舉措。 CORSIA 預計將在 2024 年至 2035 年間實現 13 億至 17 億噸二氧化碳當量減排。碳抵銷信用成本各不相同，2021 年平均為每噸二氧化碳當量 3.08 美元，預計到 2027 年將達到每噸 14 至 16 美元。碳抵消是一種有效的短期工具，可以避免過度污染。批評者認為，它並不能直接減少排放，而且可能並非總是實現承諾的環境效益。因此，必須將其視為一項更廣泛策略的一部分，該策略應包括對長期變革的投資。

政策、夥伴關係與投資：改變的驅動力

沒有一家公司能夠獨自實現航空業的脫碳。實現淨零排放需要全球協作，包括：

結論：邁向永續航空的起飛

航空業脫碳是應對氣候變遷最複雜的挑戰之一，也是最重要的挑戰之一。解決方案正逐步成形，涵蓋永續燃料、電力推進、氫能創新和更智慧的飛行營運等許多面向。雖然沒有萬能的解決方案，但這些技術的融合，加上全球合作和明智政策的支持，為通往更清潔天空的道路提供了可能。身為乘客、政策制定者和產業領袖，我們都肩負著這項使命。如果我們規劃得當，航空業的未來既可以永續發展，也可以翱翔藍天。