Будущее гражданской авиации за зелеными технологиями

Одним из краеугольных камней, на которых основан энергетический переход, является электрификация транспорта. Однако основное внимание уделяется автомобильному сектору, поскольку именно он производит больше всего выбросов. Однако другим транспортным секторам уделяется меньше внимания. Например, на долю авиационного сектора в 2022 году пришлось 12% мировых выбросов транспортных систем. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), на авиацию пришлось 2% общих выбросов в 2022 году. Опять же, по данным МЭА, прежде всего благодаря возобновлению международных рейсов, выбросы снова начали расти быстрыми темпами и достигли около 800 Мт углекислого газа, что составляет около 80% от тех, которые были зарегистрированы в 2019 году.

Международные организации, которые координируют деятельность авиационного сектора в соответствии с целями достижения нулевых выбросов к 2050 году, уже давно представили свои планы по сокращению или, по крайней мере, замедлению объемов выбросов углекислого газа. Например, уже в 2016 году Международная организация гражданской авиации (ИКАО), агентство ООН по координации политики и сотрудничеству в секторе гражданской авиации, утвердила Схему компенсации и сокращения выбросов углерода для международной авиации (CORSIA), созданную для ограничения роста выбросов углекислого газа гражданской авиации, начиная с двухлетнего периода 2021-2023 годов: но участие авиакомпаний в этом этапе было полностью добровольным. Однако начиная с 2024 года и до 2035 года начался обязательный этап сокращения выбросов, в ходе которого всей отрасли придется работать над снижением уровня выбросов как минимум на 15% по сравнению с уровнями, зафиксированными в 2019 году.

Большая часть выбросов углекислого газа в авиации происходит в результате сжигания керосина Jet A-1 в авиационных двигателях. Чтобы уменьшить количество выбрасываемого углекислого газа, можно реализовать использование водорода или аккумуляторов для движения самолетов, но эти решения потребуют полной модернизации самолета и новой инфраструктуры дозаправки, что требует очень длительного времени разработки. В этот момент уже можно принять более немедленное решение. Устойчивое авиационное топливо (SAF) – это более экологически чистое топливо, позволяющее снизить выбросы в результате сгорания двигателя благодаря возможности смешивания с обычным Jet A-1. Согласно определению Международной ассоциации воздушного транспорта (IATA), «экологичный» керосин – это вид жидкого топлива, которое можно производить из различных источников, «включая отходы жиров, масел и смазок, твердые бытовые отходы, отходы сельского и лесного хозяйства, влажные отходы и непродовольственные культуры, выращиваемые на маргинальных землях».

Еще одна категория SAF, которая все еще находится в стадии разработки, – это синтетическое топливо, электронное топливо или eSAF, которое производится в процессе электросинтеза.

SAF можно считать «устойчивым», поскольку материалы, используемые для их производства, не конкурируют с сельскохозяйственными культурами или производством продуктов питания, а также не требуют дополнительного использования сырья, такого как вода, или вырубки земель и, более того, в целом они не способствуют решению экологических проблем, таких как вырубка лесов, потеря продуктивности почвы или биоразнообразия. Наибольшим преимуществом этого вида топлива является потенциальное сокращение до 80% выбросов в результате производства и потребления керосина, а также потенциальная рециркуляция дополнительных количеств углекислого газа за счет его поглощения биомассой, используемой для производства топлива. По оценкам IATA, только широкомасштабное использование SAF может внести примерно 65% в достижение цели по нулевым выбросам к 2050 году для авиационного сектора.

Учитывая возможность смешивания SAF и традиционного керосина, а также потенциал этих видов топлива, столь многообещающих для окружающей среды, почему же тогда их использование является совершенно маргинальным? По данным МЭА, внедрение экологически чистых видов топлива составило около 0,1%. Учитывая нынешний уровень занятости, путь к достижению целевых показателей нулевых выбросов к 2050 году все еще долог и полон препятствий. По оценкам IATA, до 2050 года потребуются инвестиции в размере 5 триллионов долларов, или около 180 миллиардов долларов в год. Инвестиции будут направлены не только на развитие новых технологий, но и на создание новой инфраструктуры для производства и использования SAF. План IATA достаточно амбициозен, поскольку направлен на совместную разработку технологических решений, направленных на 100% использование SAF, помимо использования водорода и электричества, как для самолетов, так и для аэропортовой инфраструктуры.

Чтобы стимулировать массовое внедрение SAF к 2030 и 2050 годам, европейские регуляторы, например, установили, что к 2025 году объемы SAF во всех аэропортах Европы должны составлять не менее 2% от общего количества топлива. К 2050 году необходимо достичь 70%, из которых 35% должно составлять э-топливо. Однако в конце 2022 года, согласно данным европейского отчета о влиянии авиации на окружающую среду, максимальная мощность европейского производства составляла около 0,24 млн тонн SAF в год. В США в 2021 году были поставлены цели по производству 11 миллиардов литров SAF к 2030 году, что является более чем экспоненциальным ростом, учитывая сегодняшний объем производства, который составляет около 56 миллионов литров. Однако, по оценкам S&P Global, производственные мощности США, даже если все заявленные проекты будут реализованы, в 2030 году не превысят 7,5 млрд литров.

Проблема очень ограниченных производственных мощностей является реальным препятствием для широкого внедрения SAF, в том числе за счет их смеси с традиционным керосином. По данным МЭА, хотя производители самолетов и авиакомпании все чаще экспериментируют с полетами, даже до 100%, с использованием SAF, запланированные производственные мощности на будущее смогут удовлетворить лишь 1-2% спроса к 2027 году. На сегодняшний день общий объем производства SAF составляет около 1,9 миллиарда литров, или 0,53% от предполагаемой мировой потребности в авиационном топливе на 2024 год. Достижение 10% внедрения SAF к 2030 году, цель, соответствующая сценарию чистого нулевого уровня выбросов, потребует значительного увеличения инвестиций в дальнейшие проекты по расширению производственных мощностей SAF, а также разработку дальнейшей специальной политики поддержки и новых стандартов для определения видов топлива с низким уровнем выбросов.

Говоря о планах по расширению производственных мощностей SAF, нельзя не учитывать компромисс между используемой технологией и сырьем, необходимым для производства экологического топлива. На сегодняшний день единственной реальной коммерческой альтернативой, которая может быть использована в больших масштабах для производства SAF, является производство синтетического парафинового керосина, получаемого с использованием масел и жиров HEFA (Hydrotreated Esters and Fatty Acids), которые имеют энергетическую плотность, близкую к показателю ископаемого топлива. Максимальное соотношение их смешивания с традиционным керосином составляет 50%. Однако, учитывая политические цели крупномасштабного использования SAF, сырья может оказаться недостаточно для удовлетворения растущего спроса на это топливо, и по этой причине будет необходимо использование другого сырья, например, твердых бытовых отходов, или даже углекислый газ. Именно использование углекислого газа для производства eSAF считается технологией, которая должна будет стать доминирующей для производства топлива в будущем. Этот процесс предполагает использование «зеленого» водорода, то есть полученного посредством электролиза с использованием электроэнергии, вырабатываемой из возобновляемых источников, для преобразования углекислого газа (в воздухе, из биомассы или из промышленных источников) в окись углерода. Затем, используя технологию синтеза Фишера-Тропша, этот угарный газ вместе с зеленым водородом будет преобразован в воск, который можно будет переработать в синтетический керосин. В этих рамках необходимы не только инвестиции в развитие технологии электролизного процесса, но и дополнительные финансовые ресурсы для увеличения мощностей по производству зеленого водорода, учитывая высокую энергоемкость процесса производства eSAF.

Исследование PricewaterhouseCoopers (PwC) рисует картину, контрастирующую с политическими намерениями институциональных органов: не только стоимость, связанная с SAF, всегда останется выше, чем у керосина, но, по крайней мере, до 2040 года произойдет значительное снижение затрат на его производство. В 2022 году, по данным IATA, средняя цена SAF составила около 2437 долларов за тонну, что в два с половиной раза выше, чем у керосина, около 1094 долларов за тонну. Согласно европейскому докладу о влиянии авиации на окружающую среду за 2022 год, стоимость SAF, в зависимости от используемой технологии производства, может быть до шести раз выше, чем стоимость загрязняющего топлива. В сентябре 2023 года сам директор IATA Уилли Уолш признал, что SAF всегда будет дороже традиционного керосина.

В ноябре 2023 года авиакомпании Emirates и Virgin Atlantic выполнили два тестовых полета со 100% двигателем SAF. Больший резонанс получил эксперимент британской компании, которой удалось пересечь Атлантический океан со всеми двигателями, работающими на HEPA (88%) и синтетическом керосине (12%). Полет стал возможен благодаря образованию консорциума между Virgin Atlantic, консалтинговой фирмой ICF, Институтом Роки Маунтин, Университетом Шеффилда, Имперским колледжем Лондона, Rolls-Royce, Boeing. Этот испытательный полет также был завершен благодаря вмешательству британского правительства, которое через Министерство транспорта частично профинансировало его реализацию. Учитывая технологии, доступные сегодня, без вмешательства и давления со стороны правительств, энергетический переход рискует остаться политическим манифестом, который ляжет бременем на плечи и кошельки граждан. В случае с гражданской авиацией, например, увеличение стоимости топлива приведет к росту цен на авиабилеты, поскольку, в сегодняшней рыночной логике, авиакомпании, чтобы поддерживать удовлетворительный уровень прибыли для своих акционеров, не будут колебаться, переложив повышенные расходы на заправку на пассажиров. В июне 2024 года Lufthansa, например, объявила, что стоимость билетов вырастет в зависимости от маршрута до 72 евро на пассажира. Однако флагманский авиаперевозчик Германии – не первая компания, которая решила повысить цены на билеты из-за высоких затрат на заправку своих самолетов. Уже в 2022 году Air France-KLM объявила о повышении тарифов, чтобы сократить последствия использования более дорогих SAF.