ИНФОРМАЦИОННЫЙ ТРЭВЕЛ - ПОРТАЛ

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ АВИАТОПЛИВО ВСТАЕТ НА КРЫЛО

Повышение экологической чистоты авиаперевозок стало императивом XXI века и одним из ключевых приоритетов повестки дня развития отрасли после пандемии. Многие авиакомпании взяли на себя высокое обязательство по нулевым выбросам к 2050 году, включая перевозчиков крупнейших мировых альянсов, объединений Airlines for Europe (A4E) и Airlines for America (A4A). Активно участвуют в этом процессе и российские авиакомпании. Учитывая востребованность этой темы в международном контексте, мы решили посвятить ей отдельную публикацию.

23 марта 2022 года Международная ассоциация воздушного транспорта (IATA) объявила о запуске Методологии расчета рекомендуемой практики IATA для выбросов CO2. Эта методология, основанная на проверенных эксплуатационных данных авиакомпаний, обеспечивает наиболее точные общеотраслевые результаты для количественного определения выбросов CO2 в пересчете на одного пассажира для конкретного рейса.

Важная и актуальная инициатива

Эта инициатива, важна и актуальна, поскольку, по экспертным оценкам, авиация является одним из немногих секторов экономики, где объем вредных выбросов увеличился с 1990 года. По данным Европейской комиссии, ее доля загрязнений составляет около 3% от общего объема выбросов парниковых газов в ЕС и более 2% глобальных выбросов.

Пандемия коронавируса привела к сокращению количества рейсов и связанных с ними загрязнителей окружающей среды. Эксперты ожидают, наметившееся возвращение к норме воздушного движения потребует удвоения усилий по борьбе с вредными выбросами. Это позволит достичь целей Парижского соглашения, чтобы удержать глобальное потепление на уровне ниже на 2°C и двигаться вперед к уровню, не превышающему 1,5°C. Об этом сообщается в Специальном отчете ЕС по экологически чистому авиационному топливу.

В исторической перспективе напомним, что в декларации Европейской Комиссии от декабря 2019 года о Зеленом пакете для Европы подчеркивалась необходимость сокращения транспортных выбросов на 90% к 2050 году (по сравнению с 1990 годом) и увеличения производства и внедрения устойчивых альтернативных транспортных видов топлива.

Дальнейшая рабочая программа включает инициативы по поддержке производства и использования экологичного топлива, которые стали частью всеобщей стратегии на внедрение передовых и «умных» технологий для обеспечения транспортной доступности и повышения уровня мобильности населения.

4-6 октября 2021 года в Бостоне (США) состоялось 77-е Годовое общее собрание IATA (AGM), на котором была поставлена глобальная задача повышения экологической устойчивости авиационной отрасли в контексте не только обязательства, но и необходимости для всех участников в условиях пандемии. На Собрании подчеркивалось, что независимо от текущего кризиса, свобода передвижения по воздуху будет зависеть именно от экологической устойчивости отрасли.

Сегодня самолеты заправляются керосином, при сжигании которого выделяется углерод, влияющий на изменение климата. Как и другие отрасли экономики, авиация обязана сократить свой углеродный след, и в конечном итоге свести его к нулю.

Авиакомпании вложили сотни миллиардов долларов в авиалайнеры с повышенной топливной экономичностью. За десять лет топливная эффективность авиапарка повысилась более чем на 20%; использование чистого авиатоплива выросло с 8 миллионов литров в 2016 году до более 100 миллионов литров в прошлом году; единственная в мире секторальная схема компенсации выбросов CORSIA стабилизировала выбросы на уровне 2019 года.

Это весомый прогресс в достижении цели, которая является дорогостоящей и технически сложной. При этом научные исследования говорят о том, что проблема куда серьезнее, чем считалось ранее. В результате мир сосредоточился на достижении нулевых выбросов, поэтому текущий ориентир авиационной отрасли по сокращению нетто-выбросов до 325 миллионов тонн к 2050 году уже представляется недостаточной.

В течение последних месяцев Совет управляющих IATA интенсивно работал над определением пути к нулевым выбросам углерода к 2050 году за счет SAF, радикальных изменений в конструкции планера воздушных судов, передовых силовых установок, повышения эффективности систем и технологий улавливания углерода и компенсации СО2.

Со своей стороны, авиакомпании постоянно подтверждают практическими шагами намерение сделать все необходимое, подчеркивая, что при этом необходимы усилия каждого участника экологического процесса, в том числе:

  • ICAO должна призвать правительства к глобальному подходу, который исторически обуславливал успешные изменения в отрасли;
  • Правительства должны разработать политику, поддерживающую инновации в области сокращения выбросов углерода, производство SAF и программу CORSIA, избегая при этом неразберихи в области экологических налогов;
  • Производители топлива должны вывести на рынок крупномасштабные, конкурентоспособные по цене поставки SAF;
  • Аэропорты должны обеспечить наличие SAF без дополнительных затрат по сравнению с обычным авиационным топливом;
  • Государственные структуры и ANSP должны устранить узкие места в организации воздушного движения, которые недопустимы даже безотносительно экологической устойчивости; 
  • Производители воздушных судов и авиадвигателей должны производить более эффективные конструкции планера и силовые установки.

Чтобы понимать, что такое «экологичное топливо» и как оно может повлиять на устойчивость авиационного бизнеса, попробуем определить его основные технические особенности и компоненты, которые в совокупности помогут авиакомпаниям не только занять достойную экологическую нишу, но и обеспечить успех перевозочного бизнеса.

Здесь целесообразно разобраться, что же такое «экологически чистое авиационное топливо» (на английском — sustainable aviation fuel или SAF).

По сути, SAF представляет собой весьма сложный в химическом и технологическом отношении продукт, вернее, несколько самостоятельных типов топлива, каждый из которых способен сократить выбросы углекислого газа в атмосферу – от 20 до почти 100% по сравнению с авиационным керосином. 

Здесь учитывается как сам процесс сгорания в двигателях самолета, так и «углеродный след» при его производстве. Напомним, что для получения любого топлива, пригодного для двигателей внутреннего сгорания нужно затратить энергию – будь это керосин из нефти или SAF из какого-то другого сырья.

В целом же, пока не существует единого согласованного на международном уровне определения SAF. Международная организация гражданской авиации (ICAO), например, использует термин «альтернативное авиационное топливо» (alternative aviation fuel или AAF), полученное из источников, отличных от нефти, таких как уголь, природный газ, биомасса, гидрогенизированные жиры и масла, которые можно производить в рамках экологических топливных программ. 

Критерии устойчивости для AAF были определены в рамках схемы компенсации и сокращения выбросов углерода для международной авиации (CORSIA) — рыночной меры, направленной на ограничение выбросов парниковых газов международной авиацией до уровня 2020 года. В рамках ЕС Директива о возобновляемых источниках энергии (RED), принятая в 2009 году, устанавливает требования устойчивости для биотоплива. Впоследствии директива была пересмотрена и сейчас применяется под наименованием RED II. И все же чаще всего сейчас используется аббревиатура SAF.

Керосин, спирт и парафин

Какие типы биотоплива существуют на данный момент? Это важно понимать по технологическим и коммерческим критериям для бизнеса авиакомпании, учитывая ее положение на рынке, связи с поставщиками, логистикой и другими аспектами операционной деятельности, чтобы получить от SAF наибольшую отдачу.

Интернет-издание frequentflyers.ru указывает, что одним из первых экотоплив в мире был «биогаз», получаемый из углекислого газа, содержащегося в воздухе, и водорода, добываемого из воды путем электролиза. В самом простом случае в присутствии анаэробных бактерий происходит восстановительная реакция и получается метан. Однако метаном самолет не заправишь, поэтому существует 6 типов SAF, которые могут использоваться в авиации:

Синтезированный изопарафиновый керосин по методу Фишера-Тропша (FT-SPK). Из угля, природного газа или биомассы производится синтез-газ, состоящий из водорода и углекислого газа. Затем этот газ каталитическим методом превращается в жидкое углеводородное топливо в специальном реакторе. Существует разновидность этого топлива FT-SPK/A с содержанием ароматических соединений.

Синтезированные изопарафины (SIP). Здесь молекулы углеводородов, пригодные для смешивания с ископаемым топливом, получаются в процессе ферментации растительного сырья с большим содержанием сахаров.

Гидроочищенные эфиры жирных кислот и жирные кислоты (HEFA). В этом варианте используются растительные масла, получаемые специально для производства топлива (например, из рапсовых культур), либо из отходов пищевого производства – растительных и животных жиров. Из масел удаляется кислород, а затем методом гидроочистки они становятся углеводородным топливом, пригодным для смешивания с керосином.

Гидроочищенный изопарафиновый керосин, полученный методом углеводородного синтеза (HH-SPK, он же HC-HEFA). Его получают из жиров, содержащихся в зеленой микропланктонной водоросли: Ботриококке Брауна – это же сырье используется, в частности, для производства биодизеля.

Спиртовое реактивное топливо (ATJ). Изобутаноловый или обычный этиловый спирт подвергается дегидрированию, олигомеризации и гидроочистке, превращаясь в углеводородное топливо. Этиловый спирт можно получать гидролизным методом из древесины (например, отходов производства, опилок и т.п.), а можно брать биоэтанол – то есть, по сути, обычный пищевой спирт, полученный методом брожения из растительного сырья: от пшеницы до кукурузы.

Реактивное топливо, получаемое методом каталитического гидротермолиза (CHJ). Здесь к жирным кислотам из отработанных масел, в том числе энергетических масел (трансформаторных, турбинных, компрессорных и т.п., получаемых из нефти) добавляют нагретую воду и в реакторе при очень высоком давлении и температуре происходит крекинг, изомеризация и циклизация парафинов, изопарафинов и циклопарафинов соответственно, а также ароматических соединений.

Важны пропорции

Практическое применение и коммерческий коэффициент использования SAF зависит от пропорции, в которой его можно смешивать с традиционным топливом и, соответственно, коммерческая отдача от полетов.

Большинство из перечисленных видов топлива можно смешивать с авиакеросином в пропорции до 50/50, кроме SIP и HH-SPK, объем которых в смеси допускается не более 10%. Для такой модели использования SAF не требуется никаких переделок существующих двигателей, то есть, на смеси самолет летит ровно так же, как на 100-процентном керосине. При этом ведутся работы над тем, чтобы вообще отказаться от керосина. Boeing, например, обещает к 2030 году перевести все выпускаемые самолеты на возможность использования исключительно биотоплива. Первый в мире коммерческий рейс на биотопливе с использованием грузового Boeing 777 был успешно совершен еще в 2018 году.

С 2027 года вступают в силу новые требования ICAO, согласно которым страны, из которых выполнятся международные рейсы, должны или использовать SAF, или платить сбор за его неиспользование. Точнее, обязанность заключается не в использовании самого топлива, а в контроле выбросов углекислого газа на авиарейсах, их необходимо сократить не менее чем на 10% относительно рейсов на чистом керосине. А кто их не сократил, тот должен будет купить квоту на выброс углекислого газа – эти средства будут направлены на развитие производства альтернативного топлива.

Еще одна проблема заключается в том, что керосин в разных странах – разный. В большинстве стран – международный стандарт Jet A-1, и именно относительно него рассчитаны допустимые пропорции смешивания с SAF. Однако в Австралии, Бразилии, Великобритании, Испании, Канаде, Китае, России, Франции, Швеции и Японии действуют национальные стандарты на авиационный керосин, поэтому необходима гармонизация стандартов (и сертификация соответствующих смесей) для того, чтобы можно было хотя бы правильно посчитать снижение выбросов, размер и стоимость квот.

Доля топлива в расходах российских авиакомпаний составляет чуть менее 25%. При текущих ценах на SAF добавление его в керосин в количествах, достаточных для снижения выбросов углекислого газа на 10%, может привести к подорожанию билетов до 5%. Эксперты «Коммерсанта» считают, что пока покупать квоты дешевле, чем топливо. Тем не менее, «Аэрофлот», «Сибирь» и другие авиакомпании начали активно его применять.

Напомним, что в начале прошлого года Air France-KLM начала компенсировать расходы на использование экологичного авиационного топлива за счет повышения цен на билеты. Новая надбавка варьируется от 1 до 12 евро в зависимости от дальности полета и класса салона.

Инструмент рационализации воздушного движения

По мнению специалистов Европейского парламента, SAF следует рассматривать как важный элемент усилий по сокращению выбросов и переходу к углеродной нейтральности в авиации. Другие элементы включают рыночные меры и рационализацию управления воздушным движением. Развитие альтернативных силовых установок и самолетов (например, электрических) также может стать драйвером перехода к новаторской модели, однако такие технологии еще недостаточно созрели для коммерческой реализации в ближайшее десятилетие.

Считается, что именно экологичное авиационное топливо обладает наибольшим потенциалом для сокращения выбросов в краткосрочной перспективе без внесения радикальных изменений в существующую инфраструктуру и парк воздушных судов, летающих на обычном авиакеросине.

Кроме того, согласно упоминавшейся выше Директиве RED II, SAF может квалифицироваться для достижения целей возобновляемой энергии при условии, что оно соответствуют регламентированным критериям устойчивости.

Однако, несмотря на то, что многие авиакомпании сделали SAF частью своей корпоративной стратегии, программ лояльности и других бизнес-составляющих, его использование в общеотраслевом масштабе пока относительно невелико.

Низкий уровень производства и использования SAF объясняется рядом причин. Согласно анализу, проведенному Международным советом по чистому транспорту, одним из основных препятствий спроса на устойчивое авиационное топливо является стоимость, которая примерно в два-восемь раз превышает цену обычного авиационного топлива. Например, по оценкам EASA, цена SAF, произведенного из отработанного масла для жарки, составляет от 950 до 1015 евро за тонну, в то время как цена обычного авиационного топлива равна 600 евро за тонну. 

Производственные процессы могут быть сложными в зависимости от способа производства, а стоимость сырья высокой, в то время как действующие политически окрашенные программы, такие как схемы торговли квотами на выбросы (EU ETS), не представляются достаточными стимулами для роста спроса.

В этом контексте отметим, что хотя коммерческие полеты на электрических самолетах станут реальностью не ранее 2030-х годов, авиационный сектор, тем не менее, характеризуется новаторской и поступательной динамикой в области электромобильной авиации. Количество проектов по разработке самолетов с электромоторами растет быстрыми темпами, и, по экспертным оценкам, количество новых разработок в 2019 году (до пандемии), выросло на 30%. Однако пока реализуемые проекты, в основном, касаются одноместных или двухместных типов, в то время как быстрее всего развивается концепция городского аэротакси.

Основной проблемой конвертации обычных пассажирских ВС в электрические является энергетическая емкость аккумуляторов. Согласно одному расчету, реактивное топливо обеспечивает примерно в 30 раз больше энергии на килограмм, чем литий-ионные батареи. В практической плоскости это означает, что Airbus A380, способный преодолеть 15 000 километров за один рейс, может пролететь лишь немногим более 1 000 километров на аккумуляторах. При этом, аккумуляторные технологии, способные обеспечить энергоемкость, сравнимую с реактивным топливом, пока находятся в начале пути.

АвиаГоризонты, по материалам отраслевой печати

Поделиться ссылкой: