根據歐洲研究,2018年全球航空器的碳排放高達10億噸,歐盟的每位飛機乘客平均飛行一公里釋放285公克的二氧化碳,在所有交通工具中的碳足跡最高,聯合國估計,30年後航空業可能會成為碳排放量最高的產業。
減碳永續的前提下,低碳航空器的研發受到越來越多矚目。去年九月,空中巴士公司發表了三款ZEROe概念飛機:Turbofan、Turboprop和Blended-Wing Body,全都使用零污染的氫燃料(hydrogen fuel)推動,目標是在2035年前,推出第一架氫動力客機從事商務飛行。
所謂氫燃料,簡單的說就是反向操作水電解的電化學反應,將分開的氫與氧接觸反應後,產生能量(電池電力)與水。過去,氫能並不是國際上積極推動的主流項目,除了氫氣製作及運輸成本過高,氫燃料運輸與儲存的安全性也受到質疑,2019年全球曾在一個月內發生3起氫氣工安意外;然而最主要還是因為,製氫的過程需耗費大量電力,而且絕大部分使用化石燃料製造,因此反增加了碳排放,這也是太陽能、風電等綠能穩定使用前無可避免的弔詭。
如今隨著技術進步,世界各國陸續發展氫能產業。
2019年9月,德國提出2030氣候行動方案,直指氫能是國家未來低碳科技的重點,目標是追求「綠色氫能」,預計2030年達到20%的氫能使用,而且全透過潔淨能源製造,同時將加強氫能供給的基礎建設。同年底,全國近5成電力來自風力發電的丹麥,也進攻氫能市場,丹麥能源部打造兩座大規模電解製氫廠,希望藉此在2050年前脫離化石燃料。
2020年7月,歐盟執委會更是發表「歐洲清淨氫能聯盟」計畫,指出2030年前要設立至少40GW的再生能源水電解廠,表示將在歐洲創造完整氫能價值鏈;同年底,英國首相強森也公布「綠色工業革命」計畫,承諾大力推動氫能等科技,以減少溫室氣體排放,遏阻氣候變遷惡化。
亞太國家中,南韓在2019年便積極朝氫動力驅動的社會邁進,除了加速生產氫燃料電池車及建置氫燃料站,也建立一座氫工廠,利用深海微生物將一氧化碳轉為氫,每年產330頓氫氣,計畫在2040年將全國30%的城市轉為氫動力城市。2020年3月,日本也在福島打造首座太陽能製氫廠,每年可生產、儲存和供應高達1,200 Nm3的氫氣;同年底,澳洲也表示將打造世界最龐大的太陽能和風力發電廠,製造零碳排綠色氫能,目標是2028年開始出口綠氫,供應國內、外用電需求。
我國台灣大學、台灣科技大學、東海大學科學家組成的跨校團隊,也在2020年初,研發出以超薄石墨烯與矽基材料結合的新型光電化學製氫技術,帶來一種高效轉換太陽能為氫能的新突破,這項研究更被國際期刊《Advanced Energy Materials》選為期刊封底展示,足見具有發展潛力。
隨著更有效、更節省成本的光電、綠電產氫技術趨向成熟,也促進綠色氫能的普及,同時加速飛航零碳排的發展進程。空中巴士公司發表的ZEROe概念設計中,Turbofan可以接載200名乘客並飛行3,219公里,Turboprop則可容納100名乘客並飛行1,610公里。飛航高碳排有機會轉換為零碳排,這個機會,非常值得我們努力與期待!