和汽车相比,航空业有着更适合氢能的应用场景:更大的动力需求、更广阔的降碳空间。此前,由于对安全性的考虑,氢能飞机一直停留在畅想和小规模试验阶段。但随着技术发展,由“氢”驱动的绿色航空正在从梦想变成现实。
一个令人激动的名字:空客、一个近在咫尺的年份:2026。是的,航空业的绝对巨头——空客(Airbus)官宣最迟于2026年,将在A380平台上试验氢动力系统,并于2027年前完成初步研发!
新能源正在渗入现代工业的更深处!能源革命,才刚刚拉开序章。
01.
空客进军氢能飞机
进军氢能对空客来说,已经是板上钉钉。比起战略,空客现在探索的是能落地的战术——究竟选择什么类型的氢动力系统?
摆在空客面前的主流选择有2个:氢电动引擎,和氢燃料电池。
在空客首席技术官Sabine Klauke看来,两者结合使用也不失为一种好办法。
她在自己的领英主页分享到:“ZEROe团队成功研发了1.2兆瓦功率的动力系统原型,足以为12辆电动汽车提供能量。系统内含的氢燃料电池和以此供电的电动引擎,能够助推每架概念机的螺旋桨。”
ZEROe,即空客于2020年9月公布的零排放计划,其旨在推动航空业转向更加环保的生态。氢能,便是空客所青睐的“最有前途的航空脱碳术”。
CEO Guillaume Faury认为:“在商业航空领域,无论是将氢能用于合成燃料,还是以其作为商用飞机的主动力,都有望大幅减少航空业对气候的影响。”
显然,氢能航空的蓝图不仅包括环境可持续的议题,更蕴藏着空客的商业化目标——于2035年前实现氢动力飞机的商业推广。
目前,空客披露的四种可能的原型机,构型主要为中小客机,载客量在100或200人内,预期实现超1000或2000海里的续航里程。
空客在基础设施上动作频频,放长线钓大鱼的野心昭然若揭。2024年初,空客还与新加坡民航局等主体达成合作,将在长期内逐步为樟宜机场部署大规模的航空液氢供应。
时间来到2024,航空巨头们全方位进军氢能。
和汽车类似的,发展百年的航空业,在能源转型的浪潮中跃跃欲试,渴望开辟新市场。然而,和汽车不同的是,氢能飞机的客户并不面向c端,靠政府补贴凭空建立起一个新行业并不现实。能源形式的演进落实到商业上,需要转化成实打实效益的提升。毕竟,多少新技术在最初的萌芽阶段,都囿于找不到商业场景。
氢能飞机方兴未艾,在中短期的未来,氢能+飞机的组合将会以何种方式,实现靠谱的商业化?
02.
回顾:氢能航空的发展历程
如前文所述,氢能优点在航空业被放大:航空器对高能量密度和节能减排的双重需求,适配氢能的特点。但技术是变现的第一道难关,行业现阶段的重点依旧是动力系统研发。
空客CTO Sabine Klauke并没有将突破性的1.2兆瓦动力系统当作终点,而是视其为“商业化道路上的里程碑”:但空客未来的氢能飞机究竟采取哪一种动力系统,依旧等待反复的检验。
空客作为巨头入场,给了行业玩家们不少信心。但此前,已有不少初创企业投身氢能飞机领域。包括ZeroAvia、Universal Hydrogen等在内的明星初创企业正在崭露头角。相比于起步较晚的空客,它们更早瞄准氢能赛道,在资本支持下集中推进技术迭代,并完成了部分试飞。
另外,和空客的商用“构想”不同,这些初创企业不少已经拿到款真金白银的订单,率先步入商业化的上半场。
Airbus/ZeroAvia/Universal Hydrogen的发展时间线
02-1. ZeroAvia:小型氢能飞机
ZeroAvia于2018年成立。这家在资本市场风生水起的美国加州企业瞄准小型氢能飞机(以40座为分界)的短途飞行赛道,与英美政府均建立了深度合作。
ZeroAvia计划在2025年实现9-19座飞机的商业化运营,到2025年底实现续航里程超300海里;到2027年建造40-80个座位的飞机、并实现1000海里续航里程。
值得一提的是,ZeroAvia的业务线多元,不仅完善了商用氢能飞机这条主线,还在上游引擎、下游加氢等供应链节点率先开启了商业化尝试。
值得一提的是,空客也是ZeroAvia的投资方之一:2023年9月,两司在燃料供给、燃料电池等技术领域达成合作。
ZeroAvia的氢能飞机构型时间线
02-2. Universal Hydrogen
Universal Hydrogen同样是2018年成立于美国加州,其在氢燃料电池方面的优势不可小觑。
23年3月,Universal Hydrogen的Dash-8客机在华盛顿州首飞成功,这架飞机配备了有史以来最大的航空氢燃料电池,能够搭乘50名乘客。今年2月,公司再次宣布其成功利用专利液态氢模块为兆瓦级燃料电池提供了动力,零排放的飞行似乎近在咫尺了。
与ZeroAvia的商业模式不同,Universal Hydrogen利用其在燃料动力方面的优势,从客机改装方面入手探索商业化道路:预期从2025年开始,它将为全球的支线飞机提供燃料电池改装系统并设计方案。
CEO Eremenko认为改装解决方案是一种模块化思维:Universal Hydrogen不仅制造氢能飞机,还专门将氢气发动机制造外包,让氢气以一个个可移动的氢模块形式出现,便于运输与及时利用 。Eremenko做了一个生动的比喻:
“(正如)Nespresso公司购买咖啡豆,然后做成咖啡胶囊运送给购买了咖啡机的客户....我们购买氢气并将其放入这个方便的氢气块中,氢气块可以通过卡车运输给客户,并安装进他们改装的发动机。”
目前,已有包括新西兰航空公司在内的16家客户向其订购了超10亿美元的改装服务。
03.
商业化展望
无论是ZeroAvia的动力总成还是Universal Hydrogen的氢气模块,初创企业获得的订单总体在上游环节,这其实不难解释,毕竟目前行业的难点在于技术,谁能率先突破技术,谁便能更早获得青睐。起步较晚的空客,凭借行业地位和体量优势,正在积极寻求合作,期望在储氢、燃料电池研发等方面获得进一步提升。
笔者的一个判断是,氢能飞机在上游环节也更加容易步入商业化。2023年11月,ZeroAvia即与英国航空公司Ecojet签下多达70个ZA600动力总成的订单,与飞机租赁公司MONTE签署了多达100套的动力总成购买协议。
MONTE 9-19座的支线涡轮螺旋桨机型正是ZeroAvia目前提供动力总成的最佳标的,也是这些600千瓦系统的首批建造槽位。
对比来看,空客的上游技术还未成熟到剥离出独立业务,公司第二增长曲线的落实目前放眼在了十多年后的2035年。
笔者看来,空客的战略是“风物长宜放眼量”。区别于初创企业在上游技术的探索,空客的关注在下游生态方面机场基础设施的部署,这是氢能飞机能够推广的先决条件。尤其对于空客这样的行业巨头玩家来说,在行业发展早期就领先布局终端应用场景、抢占市场构建生态,或许比局限在上游设计制造的某一细分领域来说,更有意义。
2023年6月16日,空客与工业气体和工程公司林德 (Linde) 签署了谅解备忘录 (MoU),开始合作在全球机场开发氢基础设施。
在它的机场氢能生态站模型中,基础设施和物流的重建与2035年投入氢能飞机的时间线吻合。生态站联系着加工(产氢净氢)、储运与交付环节,以及需要机场内部各方的协作。
空车在机场部署的氢能生态站模型
新加坡樟宜机场是空客较大范围的试水。Sabine Klauke认为:“空客希望利用世界领先的运营和技术专长协调跨部门的需求,包括制造商、航空公司、监管机构、机场、能源供应商和学术界。” 这无疑能够更好地为氢能飞机的大规模商用铺垫。
根据签订的方案,从2040年开始,新加坡航空业每天可能消耗多达50吨液态氢,到2050年后每天消耗多达600吨液态氢。这些可能性都基于未来氢能飞机的构型,它们都将于2035年至2040年在新加坡投入使用。
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