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野生绿色:在替代燃料上飞行环保天空

从液体煤到生物燃料,军事和商业飞行员正在寻找国内采购,经济效益和清洁的石油衍生燃料燃料的替代品

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12月,美国空军将通过新推进剂的全国各地飞行C-17运输平面:天然气透过于合成液体燃料。热和催化剂将甲烷转化为 合成气 然后(一氧化碳和氢)然后转化成液体烃(否则称为油状物):石油,汽油和在航空,煤油的情况下。

"希特勒在它上飞行messerschmitts,"William Anderson表示,美国助理秘书,用于设施,环境和物流,关于这样 Fischer-Tropsch合成燃料,这可以由甲烷,煤,植物油制成—even wood waste. "我们认为拥有安全的国内燃料来源使我们更容易做到这一任务[飞行和战斗]。我们需要飞行飞机的燃料源存在一些中断。"

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是否 超音速战斗机喷气机 或商业客机,航空世界已经开始寻求未来的燃料,远离石油衍生的JP-8并喷射到费城 - 托综合或生物燃料的品种。由安全和环境问题的驱动以及飙升的油价—联合航空公司每张票价额外收费增加了一倍以上的燃油附加费至1月12日—航空行业继续削减燃料燃烧,因为它寻找清洁,更便宜的替代品。

"我们肯定有兴趣为我们提供替代能源的替代能源,以供我们经济和环境原因,更不用说纯粹的供应,"美国航空运输协会(ATA)的首席经济学家John Heimlich(ATA),位于华盛顿州,代表了负责美国客运和货运空中交通的90%以上的航空公司。"那里有一系列燃料;有些人可能会更好,有些可能更糟糕。我们需要至少找到良好的东西,如果不是更好的话。"

摇滚液体
今天的喷气式飞机通常燃烧煤油,能量密集的碳氢化合物燃料,可提供每公斤48兆焦耳(每磅20,700英镑的热量单位),允许长途旅行。根据美国交通统计:航空公司报告,美国局局局长,美国人均致力于此类能力据报道,今年7月汇丰了超过7200万乘客,一个月的历史新高。

与此同时,由于价格飙升,航空业已变得更加省油。 (航空公司于2007年11月仅在2007年为2007年燃料花费了370亿美元,并可遵循2008年客户对客户施加陡峭的燃料附加费。)根据ATA,行业通过采取此类步骤以来,该行业降低了23%燃烧的燃料量作为制造飞机打火机,引进更高效的发动机。"今天,西北航空公司平均每加仑大约50英里(每升21公里)的燃料,"Tim McGraw,Northwest的安全,健康和环境总监,主要是通过用更新的更高效的喷气机取代其老化舰队。

这种改进的主要原因是燃料成本的稳定上升。例如,自2003年以来,空军观察了其能量支出加倍,尽管它在同一时期每天减少燃料消耗超过10,000桶。"超过80%的整个空军能量购买是液体航空燃料," Anderson says. "这比纳税人金额略低于60亿美元,以燃料喂养我们的舰队。"

结果,空军—和其他军事分支机构以及国防高级研究项目机构(DARPA)—已经开始尝试替代品。"替代燃料提供潜力,如果不是降低石油衍生燃料的价格,至少可以在未来提供对冲以防止其未来的增长,或者放置不同,他们的波动,"技术专家Douglas Kirkpatrick表示,Darpa的替代燃料计划经理。"这里的关键是从一个来源到许多来源。"

他补充说:"任何经营业务的人都知道您不想拥有一个供应商。基本上,这就是我们所在的位置。"

在短期内,空军希望利用 Fischer-tropsch化学 德国保留纳粹时代和南非航空公司的阿拉米德时代联盟在没有石油的情况下飞行(并且仍然提供40%的南非运输燃料需求),以确保供应的多样性。除了在全国各地的C-17飞行—由商业波音757s采用的相同普拉特和Whitney F117-100发动机供电的一架。—8月的空军认证了它仍然飞行的20世纪50年代 - 时代B-52轰炸机燃烧康偶。

"为什么从旧武器系统开始?" Anderson says. "与较新的引擎相比,这是一个非常简单的发动机,少的事情可能出错。"

天然气衍生的综合征在地面测试期间的两架飞机上完美地表现,甚至在寒冷的冬天在迈托特的冬季达到了寒冷。 50.–50 Synfuel和JP-8混合符合所有40个空军燃料绩效标准,包括在极高和低温下通过。"飞行员告诉我们,他们在燃料之间的控制中感觉没有差异," Anderson notes.

Fischer-Tropsch Synfuels承诺也提供了潜在的清洁燃料供应。燃烧纯粹的燃料—比石油衍生的煤油更清晰—根据商业航空替代燃料倡议(CAAFI)执行董事(CAAFI)的执行董事,燃烧后通常留下的微小颗粒量(达到50%至90%)的微小颗粒量的硫排放量开发新的能源选择。

但同革不会导致少量的二氧化碳排放量,温室气体主要负责全球气候变化。环境集团自然资源国防委员会估计 将煤转移到液体燃料中的两倍多为二氧化碳 生产石油燃料。"我们只会购买比我们当前的替代品更环保的燃料," Anderson says. "我们目前的替代方案是基于石油的喷射燃料。"

欧盟计划于2012年开始限制飞机的碳排放;在美国,立法正在等待,这将征收类似的限制,五个国家(加州,康涅狄格州,宾夕法尼亚州,新泽西州,新墨西哥州和纽约)已申请了环保局(EPA)来规范临时的这种排放。"我们现在知道将是最环保的解决方案,"Caafi的Altman说,"将有重要的生物燃料。"

超越煤油
与其他车辆相比的飞机排放量相对较小—根据化石燃料燃烧的大约3%的全球温室气体排放量 U.N.政府间气候变化小组 (IPCC)—尽管如此,它对气候产生了重大影响。通过释放大气中的二氧化碳,飞机允许分子更多的时间来捕获热量,也有助于通过 绑定 和其他化学活性气体,IPCC注意。

一些航空公司有效地减少了温室气体排放。"在西北部,自2000年以来,我们的温室气体排放量下降了25%,比1990年少5%,"西北部的肯海德说,西北部的安全与工程高级副总裁。"如果西北是一个国家,我们将是京都[减少温室气体排放的协议]兼容。"

但是整个航空业的排放继续攀登。根据EPA的说法,从1990年到2005年的温室排放来自军用飞机的50%,但商业运营商的人数增长了16%,主要是由于运营商数量的增长。

仅限效率—即使是飞机的形式,也有改进的发动机和设计,如波音787,预计在现有的大型飞机上的燃料效率提高了20%—is not the answer. "A low-CO2 燃料将帮助我们解决馅饼的剩余部分,"David Daggett说,波音的能源和排放技术领导者。"这就是为什么我们特别对生物燃料感兴趣。"

一个这样的生物燃料—乙醇—已经被用来为大量采用的商业舰队供电:活塞发动机螺旋桨作物粉碎机。 Max Shauck of The Baylor Source of Air Science(在20世纪80年代航空展览会在航空展览会上飞行乙醇动力支撑飞机),在巴西转建了至少1,000架飞机,这是一个由外国石油断奶 拥抱国内生产的乙醇由甘蔗生产.

除了更容易发动机外,乙醇还花费四分之一到一半,就像通常用于这种螺旋桨平面中的航空气体一样。乙醇减少了这种飞机可以飞行的小时数或距离可以飞行,但由于其较低的能量密度,但"它发展了更多的力量,它是温室气体–neutral fuel," Shauck says. "世界上有大量的乙醇在所有活塞发动机飞机上发电。"

联邦航空管理局(FAA)正在进行试验,但尚未将乙醇证明美国是美国FAA环境与能源办公室的首席科学家和技术顾问表示美国的活塞发动机飞机燃料。无论如何,乙醇的低能量密度使其不适合喷射涡轮发动机。"显然,我们不能使用乙醇,"Caafi的Altman说。"这是一个祝福。我们不想与食物作物竞争。"

衍生自植物油的柴油燃料可能避免这种问题以及供应类似的温室气体减少(取决于植物如何栽培)。已经,A 捷克斯洛伐克L-29喷气机—在20世纪60年代专门建于捷克军队在替代燃料上运行—飞行37分钟,高度为17,000英尺(5,180米),完全由重新装饰的油菜油提供动力。"你宁愿从中东购买油,"询问Biojet 1 Copilot Doug Rodante,绿色燃料国际总裁(促进替代燃料的公司),"or the Midwest?"

但生物柴油在高海拔地区发现的寒冷温度下凝固到凝胶中,这是任何飞机燃料的致命缺陷。捷克喷气机有燃料加热器来解决这个问题,而且可以将类似的解决方案纳入其他喷气发动机,争论Biodiesel Solutions,Inc.的总裁兼首席执行官,在Sparks,Nev。是航班的燃料提供者。

或者 生物柴油 本身可以进一步改进,以确保它不会凝固直到至少–40 degrees Celsius (–40华氏度),石油衍生燃料的目前标准。蜂蜜公司Uop开发了这样一个"green diesel"通过加热蔬菜和动物油,将氢原子添加到长烃链下,在DARPA的AEGIS下。此外,它"ecofining"过程在链中添加扭结以防止它们易于堆叠—or gelling—在寒冷的温度下,产生柴油燃料,具有多达石油衍生品种的燃烧质量的两倍。

波音已经测试过两位"基于蔬菜的生物燃料"Daggett说,在一般电动喷射发动机中使用的一般电动喷气发动机的抗丝特性,达格特说。维珍大西洋航空公司宣布今年初,它将开展生物柴油的第一次飞行试验–石油柴油混合在747架飞机的四个发动机之一中;新西兰空中计划在今年晚些时候的747年代之一的卷罗伊斯发动机上规划类似的测试飞行。

第一个UOP衍生的锻炼设施,能够为地面车辆生产1亿加仑的柴油燃料,现在正在意大利利沃诺建造;第二个设施设置为在葡萄牙的田间建造。"去生物燃料并不意味着我们必须妥协。我们已经制作了燃料,看起来就像真实的东西,或者更好,"Jennifer Holmgren说,UOP的可再生能源化学品总监。"实际限制将是原料。"

植物如大豆和油菜等植物都没有足够的油,甚至可以提供6000万的一小部分–加上美国飞机每天燃烧的加仑加燃料,即使所有这些这些来源都被转换为燃料(这会显着影响食品供应。)和波音公司也有很难找到生物燃料供应商其产品的可测试量。"当你要求1,000加仑时,杂草就立即出现了很多公司," Daggett says.

因此,与UOP这样的私营公司,像CAAFI等DARPA和商业组织这样的政府机构已经开始考虑更广泛的来源,包括巴西巴西棕榈树种子的油或木质的转换或者 纤维素 植物的一部分。 Charles Charles Charles河畔加州大学的威曼争辩,为生物猎物转动种子油,茎秆和其他碎屑的作物植物,甚至是木浆废物的各种各样的燃料。

"在某种能源种植园生产生物质的可再生方式,您正在种植木材或草地," he says. "将其中一些转换为乙醇,您无法转换的分数,使用Fischer-Tropsch制作柴油燃料,可以针对喷射燃料量身定制。"

或者 藻类可以生长。微型植物可以生产"其重量的60%作为压力下的油,"据威曼说。封闭的VATS可能会产生纯粹的这种高油种菌株,用于饲喂大型池塘以增长充足的供应,在新墨西哥州桑迪亚国家实验室的系统工程师Ron Pate表示,他们一直在分析微观植物的燃料电位。

这么广泛 藻类农场 也可能是所谓的"impaired"展位说,水,咸海或污染水域。"从污水处理厂出来的水有营养素—硝酸盐,鼓励藻类生长,"波音的Daggett笔记。 "您可以收获藻类并提取油,然后在清洁状态下释放水,而不是将污水植物留下。"

生物料理 将花费数亿美元,并在现有流程中需要重大升级,而此类藻类计划尚未尝试过。美国能源部(DOE)为少数试点生物猎物和DARPA提供了资金,为开始探索藻类的可行性而提供资金,但在任何此类燃料广泛使用之前将是几年。"十到20年是一个合理的时间范围," Daggett says.

化石融合
与此同时,空军计划在2011年到2011年甲烷或煤炭的Fischer-Tropsch Process合成燃料上证明其整个飞机队列,并计划在2016年美国大陆的队伍中购买足够的燃料,以便在美国大陆的队伍中占用。测试始于11月在用于超音速飞行的喷气式后燃烧室发动机中的Purer Synfuel的性能。

"这是约4亿加仑[15亿升]燃料,"安德森表示,今年购买了281,000加仑[百万加仑,估计明年500,000加仑[190万升[190万升。"它可能只在2016年更好地略微[环保]。碳中性?可能不会。"

虽然这种合身可能实际上可以增加温室气体排放,但取决于它们的方式 制作,他们将提供一些独立于石油暴政的独立性。"在美国的地面上的煤炭在当前使用将持续400至500年。如果你翻倍,三重或四边使用煤炭,它就不会是400,当然,它将是100或50年," Anderson notes. "但它有50年才能获得无碳化的经济。"

此前,通过混合相对少量的少量来限制地球气候的影响 生物燃料 into such synfuels—一个选项DARPA,一个拒绝后勤原因—或捕获来自Synfuel生产的二氧化碳并使用它来增强植物的生长变成燃料。"只需将20%的生物燃料放入不可再生的燃料中—煤与液体和煤气 - 液体—你可以混合碳中性,"Caafi的Altman说。

绿色航班国际罗丹德说,这样一个20%的混合物不需要对现有的飞机发动机或基础设施进行任何修改。"喷气式燃料和生物燃料混合是容易完成的," he says "我不相信100%的生物燃料是答案。"

每桶100美元的油价已经远高于每桶40美元的桶装,即同革生产设施甚至甚至甚至每桶70美元可能使碳捕获经济上可行。"最大的挑战是生产能力—并留下课程,"美国联邦航空局的莫里斯说。"如果原油的价格下降,我们可以维持兴趣吗?"

尽管如此,涉及的因素的组合:能源安全,供应多样性和环境可能会维持商业航空的兴趣,尽管其总体目标较小—明年认证Synfuel Blends 2010年到2010年的完整Synfuels和生物燃料。"对于每桶90美元的产品有潜在的需求,具有更好的国内供应,可以帮助应对不断增加的环境压力,"ATA的Heimlich说。"我还没有看到银子子弹魔法燃料。"

在临时,许多航空公司正在提供方法 抵消温室气体排放 与航空旅行相关联,如美国的Delta Air Line的节目与植物树木的植物树,以5.50美元的价格为5.50美元,以便在国内往返机票的价格添加到国际往返旅行的价格或11美元航班。基于英国的维珍大西洋与MyCligal(瑞士抵消提供商)类似的协议,他使用增加的传单费用,根据票价而有所不同,以资助印度等发展中国家的可再生能源项目。然而,仍然尚不清楚,这类乘客资助的伙伴关系是为了减轻气候变化,它们是一个糟糕的替代品 碳中和 替代喷射燃料。

"我们应该在20世纪70年代留下课程,然后我们不会讨论,"空军的安德森说。"[是否需要30年或50年的时间[开发这种燃料],如果我们开始明天开始比我们今天开始,那将需要更长时间。"

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