Nach jahrelanger Vorarbeit habe ich kürzlich meine 3-teilige Serie zu den Flugkraftstoffen der Zukunft veröffentlicht (Teil 1, Teil 2, Teil 3). Die Wahrscheinlichkeit, dass alle Kurz- und Mittelstreckenflüge batterieelektrisch sein werden, hatte ich vor vier Jahren als Teil meiner Übersicht über alle Verkehrsträger zum ersten Mal behauptet, obwohl meine Meinung zur Langstrecke ungeformt war. Vor ungefähr einem Jahr habe ich veröffentlicht, warum der Flugverkehr ein hartes Ziel war, indem ich einen Methanol-Kraftstoffersatz als Grundlage für die Bewertung der Herausforderungen der direkten CO2-Emissionen, der kondensstreifenbedingten Erwärmung und der NOx-bedingten Erwärmung verwendet habe, die zusammengenommen den Flugverkehr schlechter machen als den Basistreibstoff Verbrauch macht sich bemerkbar.
In der neueren Serie habe ich die Argumente für Wasserstoff (doppelte Kosten pro Passagier oder Frachtmeile) und Alternativen wie Aluminium-Luft-Brennstoffzellen (bei Ankunft tot) sowie die Rosinenpickerei und unlogischen Argumente der Gegner dekonstruiert Batterie elektrisch. Ich plädierte auch für nachhaltige Flugkraftstoffe, insbesondere Biokraftstoffe, die das schwer zu elektrifizierende Langstreckensegment der Luftfahrt überbrücken, bis die Elektrochemie und neue Chemie die Batterieelektrik auf ein ausreichendes Energiedichte-Gewicht-Kosten-Verhältnis gebracht haben, um alle Luftfahrt zu bewältigen.
Aber ich tat nicht viel mehr, als mit den Händen zu winken, wie lange das alles dauern würde und was es bedeuten würde. Jetzt habe ich Version 1.0 meiner Projektion der Flugzeugbetankung bis 2100 zusammengestellt. Wie bei all meinen jahrzehntelangen Projektionen von Dingen wie Vehicle-to-Grid, Netzspeicherung und Wasserstoffbedarf ist dies eine Projektion eines möglichen Szenarios von ein breit informierter Fachmann, aber keine Vorhersage. Es basiert auf dem Grad der Transformation, der erforderlich ist, um den Klimawandel tatsächlich anzugehen, und dem Bewusstsein für eine breite Palette von Transformationen, die in mehreren Sektoren im Gange sind, die die CO2e-Emissionen unterstützen.
Diagramm nach Autor
In dieser Projektion sind mehrere Dinge zu erwähnen. Viele wurden in der 3-teiligen Serie behandelt, aber ich werde die wichtigsten hier zusammenfassen.
Zuerst, Es ist unwahrscheinlich, dass die Luftfahrt auf das Niveau vor COVID-19 zurückkehrt. Die Effizienz und Effektivität von Videokonferenzen und Telearbeit hat sich in der gesamten Wirtschaft bewährt, insbesondere aber in den Sektoren, die früher schwere Flieger waren, und das sage ich als jemand, der wöchentlich geschäftlich geflogen ist. Wir sind ein Jahrzehnt in die Zukunft gerückt und haben die Gewohnheit, in Flugzeuge zu steigen, aufgegeben, und Unternehmen werden nicht länger dafür bezahlen, dass unzählige Berater am Montag auftauchen und am Donnerstag wegfliegen. Kundenorientiert bedeutet heute für die überwiegende Mehrheit der Informations-, Vertriebs- und Beratungsmitarbeiter über Videolinks.
Neben vielen anderen Datenpunkten wurde dies durch mein gestriges Gespräch mit einem ehemaligen Kollegen bestätigt, der bekanntermaßen die nationale ESG-Praxis für Kanada für eine der großen Beratungsunternehmen leitet. Während ihre Nachwuchskräfte es jucken, wieder zu den Kundenstandorten zurückzukehren, wird das einfach nicht passieren. Nur noch die wichtigsten und kritischsten Deals werden ab sofort fliegen.
In ähnlicher Weise werden Reisen innerhalb des Landes von viel mehr Menschen für den Urlaub viel bevorzugter als internationale Reisen, und das wird auch so bleiben. COVID-19 war nach SARS, H1N1 und Ebola die vierte Epidemie in den letzten 20 Jahren, und jetzt kennt jeder die Folgen. COVID-19 war nicht die letzte Epidemie, es war nur die schlimmste Epidemie seit der Spanischen Grippe.
Die Luftfahrt wird sich von COVID-19 erholen, aber meiner Prognose nach wird sie unter das Niveau von 2019 steigen und relativ flach bleiben.
Sekunde, elektrisch bedeutet batterieelektrisch, ist aber nicht auf Lithium-Ionen-Chemie beschränkt. Lithium-Ionen sind heute für bis zu 19-Personen-Turboprops mit 400 km Reichweite geeignet, und der Schnittpunkt von Dichte, Kosten und Gewicht wird sich jedes Jahr weiter verbessern. Die Schnellladetechnik für Pkw und Lkw eignet sich heute für das schnelle Aufladen von Elektroflugzeugen. Die Menge an Herstellung, Forschung und Innovation in der Batterietechnologie bedeutet, dass Batterietechnologien ihr eigenes Äquivalent zum Mooreschen Gesetz haben. Wrights Gesetz. Lithium-Ionen verbessern sich um etwa 28% für jede Verdoppelung der Produktionskapazität. Aber es kommen neue Chemikalien, die darüber hinaus erhebliche Verbesserungen bringen werden. Lithium-Ionen werden sich wahrscheinlich für bis zu 100 Passagierflugzeuge für 1000 Kilometer als geeignet erweisen, aber danach werden andere Chemien übernehmen.
Drittens werden batterieelektrische Kraftstoffe und Biokraftstoffe den Flugbenzin erst in Richtung Mitte der 2030er Jahre. Dies ist ein schwer zu dekarbonisierender Sektor, und es sind erhebliche Veränderungen und Entwicklungen erforderlich, um diese Ziele zu erreichen. In meinem Beitrag zum Thema Biokraftstoffe zum Beispiel ist eine der Veränderungen, die eintreten werden, die Beseitigung der verschwenderischen Verwendung von Biokraftstoffen in leichter zu elektrifizierenden Sektoren. Die 2 Millionen Barrel pro Tag, die heute in Autos und Lastwagen fließen, müssen einer neuen Verwendung zugeführt werden, da der gesamte Landtransport elektrifiziert wird.
Der wirtschaftliche Schnittpunkt von Batterieenergiedichte, Gewicht und Kosten reicht heute für Flugzeuge mit 400-600 km Reichweite und 4-19 Passagieren aus, und das wird mit jedem Jahrzehnt erheblich zunehmen, aber es reicht derzeit nicht für die Mehrheit der aktuellen Flüge. Und natürlich müssen batterieelektrische Passagierflugzeuge hergestellt und zertifiziert werden, etwas, das Unternehmen wie Heart Aerospace und Elektronenluftfahrt arbeiten hart daran.
Viertens habe ich eine Zeile dafür eingefügt, aber scharfe Augen werden das bemerken Wasserstoff wird liefern Nullenergie für die Luftfahrt. Aufgrund der Einschätzung massiver Kostensteigerungen und der Notwendigkeit, Wasserstoff für viel sinnvollere Dekarbonisierungszwecke einzusetzen, sehe ich dafür keine Zukunft. Wasserstoff als Kraftstoff hat keinen Wert im Vergleich zu Alternativen, und unser derzeitiger Wasserstoffverbrauch ist ein massives Problem der CO2-Emissionen.
Fünfte, SAF-Biokraftstoffe werden nur bis 2060 als Quelle wachsen, wenn ich prognostiziere, dass die Energiedichten von Batterien für 80 % der Flüge ausreichen werden und eine ausreichende Anzahl von batterieelektrischen Flugzeugen die aktuellen Flotten ersetzen wird. Danach nimmt es rapide ab, da treibstoffverbrennende Turboprops und Turbofans in Rente gehen. Biokraftstoffe für die Luftfahrt sind nur ein 40-jähriger Wachstumsmarkt und werden danach abnehmen. Natürlich werden landwirtschaftliche Lobbys daran arbeiten, dies zu erweitern, und können sehr wohl rationale Entscheidungen pervertieren oder zumindest aufschieben.
Sechstens werden batterieelektrische Barrel Öläquivalent durch die Verwendung von a . erreicht Blended Efficiency Factor für die aktuelle Luftfahrt zwischen den bemerkenswerten 55% der Turbofans in großer Höhe im Reiseflug und dem viel geringeren Wirkungsgrad von Turboprops mit Verbrennungsmotor, die auf niedrigeren Niveaus betrieben werden. Damit bestimme ich die benötigten Gigajoule und nutze dann die sehr hocheffiziente Fabrik für Elektromotoren, um sie auf die für ähnliche Entfernungen erforderlichen MWh hochzurechnen. Mit anderen Worten, es ist die normalisierte Energie, die pro geflogener Strecke verbraucht wird, die zur Stromzahl wird. Das erscheint mir vertretbar und konservativ.
Schließlich, Viele Deep-Analysten haben Probleme mit dieser Perspektive. Leute, die den aktuellen SAF-Ergebnissen anscheinend nahe stehen, haben meiner früheren Analyse nicht zugestimmt. Andere, die sich tiefer mit Batterien beschäftigen, waren mit meinen Ansichten zu Aluminium-Luft-Brennstoffzellen nicht einverstanden, wenn auch in Bezug auf scheinbar technische Details und einige fehlende systemtechnische Perspektiven. Menschen, die aus verschiedenen Gründen in Wasserstoff investiert haben, stimmen dieser Analyse natürlich nicht zu. Professor Mark Z. Jacobson widerspricht dem früheren Biokraftstoff-Teil der Analyse, obwohl die Zeitperspektive und die CO2e-Perspektive seine Meinung noch ändern könnten.
Elektrisch, ja, aber Biokraftstoffe für die Luftfahrt sind kaum besser als Kerosin. Sie sind Verbrennungskraftstoffe, die mit NOx, Has, CO, CH4 verschmutzen und schwarzen und braunen Kohlenstoff, die zweithäufigste Ursache der globalen Erwärmung, emittieren, Kondensstreifen wie Düsentreibstoff erzeugen und CO2 kaum reduzieren.
— Mark Z. Jacobson (@mzjacobson) 10. November 2021
Betrachten Sie dies also als eines von vielen möglichen Szenarien. Es ist unvollkommen.
Für diejenigen, die die Zahlen gerne mit dem Chart vergleichen, ist hier der zugrunde liegende Ausbruch. Beachten Sie das Vorhandensein der Zahlen für 2019 und 2020 als Basis. Der Flugbenzinverbrauch ist 2021 gegenüber 2020 kaum gestiegen.
Tabelle nach Autor
Bei der Vorbereitung dieses Szenarios habe ich mir unter anderem eine Reihe von Marktanalysen angesehen, die das Wachstum des Flugtreibstoffs prognostizieren. Zu sagen, dass es mir bemerkenswert an Realität, Kontext und Nützlichkeit mangelt, würde zutiefst unterstreichen, wie albern ich sie fand. Es gab keine Anerkennung des Zustandswandels, den COVID-19 mit sich gebracht hatte, die Projektionen basierten eindeutig auf einer geradlinigen Projektion der Geschichte in die radikal veränderte Zukunft, sie ignorierten die Anforderungen an die Luftfahrt, mit dem Klimawandel umzugehen, und sie ignorierten die Batterie -Elektro- und Biokraftstoff-Revolutionen, die auf Erdöl basierende Kerosin-Kraftstoffe ersetzen.
Rohstoffhändlern, Unternehmen, Strategen und politischen Entscheidungsträgern würde ich empfehlen, bei den meisten Marktanalysen, die derzeit in diesem Bereich verfügbar sind, sehr misstrauisch zu sein. Jeder, der in Wasserstoff-Luftfahrt-Startups wie ZeroAvia und Wright Electric investiert hat, sollte ihren Ausstieg sehr sorgfältig abwägen, da es immer noch einen Hype gibt, aber aufgrund der Gesetze der Thermodynamik und Ökonomie keine Vorteile. Natürlich sollte jeder, der in Erwägung zieht, in Flugkraftstoffalternativen zu investieren, auch Wasserstoffpfade meiden, jenseits von Hype-orientierten spekulativen Investitionen, die höchstens 5-6 Jahre dauern.
Das ist also Teil 1 der Hochrechnung bis 2100. In Teil 2 beschäftige ich mich mit den wichtigsten Ergebnissen der Verschiebung, der Reduzierung der CO2e-Emissionen. Dazu gehört nicht nur das direkte CO2, sondern, wie ich bei der Bewertung der Herausforderungen des Luftverkehrs festgestellt habe, auch Kondensstreifen und NOx-Projektionen.
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