Inovace v letectví: Snižování emisí

Letecká doprava je jedním z klíčových pilířů globálního propojení a ekonomiky, ale zároveň představuje významnou výzvu z hlediska ekologické udržitelnosti. Letecká doprava se podílí na celosvětových emisích CO₂ přibližně 2-3 %. Letecký průmysl prochází zásadní transformací směrem k nižším emisím a ekologičtějším technologiím. 🌍 Cílem je, aby do roku 2050 bylo letectví uhlíkově neutrální.

Klimatická změna tlačí svět k tomu, aby se významně snížily emise skleníkových plynů ve všech sektorech - a letectví, které je jedním z nejrychleji rostoucích zdrojů CO₂, hraje klíčovou roli v tom, jak rychle můžeme dosáhnout těchto cílů.

Udržitelné letecké palivo (SAF)

Naše udržitelné letecké palivo (SAF - Sustainable Aviation Fuel) je okamžitě dostupná možnost k výraznému snížení CO2 v letecké dopravě. V celém svém životním cyklu produkuje v průměru o 80 % méně CO2. Lze jej bez jakýchkoli úprav vpravit do stávající skladovací a distribuční infrastruktury, letadel a motorů.

SAF je palivo vyrobené z obnovitelných zdrojů, například z použitých fritovacích olejů, živočišných tuků, odpadní biomasy nebo synteticky z oxidu uhličitého a vodíku. Jeho výroba vychází z principu uzavřeného uhlíkového cyklu. Oxid uhličitý, který se při jeho spálení uvolní, byl již dříve odebrán z atmosféry prostřednictvím biologických nebo chemických procesů.

Evropská unie letos spustila povinné míchání SAF s běžným palivem v minimálním podílu 2 procent. Do roku 2030 má podíl vzrůst na 6 procent, v roce 2035 na 20 procent a do poloviny století až na 70 procent. V roce 2024 SAF tvořil jen 0,53 procenta celosvětové spotřeby leteckého paliva, ale očekává se rychlý růst.

Čtěte také: Inovace v energetice a ekologii

V současnosti lze SAF mísit s běžným palivem maximálně do poměru 50 procent. Většina komerčních letů využívá směsi s podílem 10 až 30 procent. Hlavními překážkami širšího využití jsou cena, která je v průměru trojnásobná oproti konvenčnímu kerosinu, a omezená výrobní kapacita.

Projekt CLIM0ART a syntetická paliva

Projekt CLIM0ART (Climate Impact-driven Emission and Contrail Measurements of 0 Aromatic fuels in Regional Turboprop Aircraft) nyní zkoumal, zda lze podobných účinků dosáhnout se syntetickými palivy bez aromatických látek. Paralelním cílem pak bylo první měření emisí letu turbovrtulového letadla, kde na rozdíl od proudových letadel nebyly dosud žádné dostupné údaje.

Syntetická paliva PtL (power-to--liquid) se odlišují od biopaliv, která jsou primárně vyráběna z biomasy, jež ovšem do značné míry ubírají z kapacity zemědělské produkce, která by měla primárně sloužit potravinářství. PtL je tedy variantou udržitelných leteckých paliv (SAF) nabízejících potenciál snížení stopy emisí letecké dopravy až o 95 %, aniž by zasahovala do nutričního řetězce (na rozdíl od biopaliv na rostlinné bázi).

Měření emisí během letu

Loni v říjnu uskutečnilo DLR společně s výrobcem letadel Deutsche Aircraft světově první měření emisí turbovrtulového letadla poháněného 100% syntetickým palivem bez příměsí aromatických látek. Ačkoliv úvodní měření letounu DLR D328 UpLift se zmíněným palivem na letišti Oberpfaffenhofen proběhlo ještě na zemi, jak je obvyklé, u dalšího už asistoval výzkumný letoun DLR Falcon 20E. Tato unikátní měřicí stanice je schopna letět za sledovaným objektem ve vzdálenosti 50 až 500 m (tedy v oblaku výfuku) a poskytovat doposud neměřené hodnoty z reálného letu.

Cílem je měřit nejen reálné snížení stopy CO2 v rámci letecké dopravy, ale také emise částic a kondenzační stopy, které rovněž jistou měrou ovlivňují klima a životní prostředí. I v tomto ohledu má tedy letectví co zlepšovat.

Čtěte také: Recyklace v českém průmyslu

„Oba letouny provádějí měření po dobu asi dvou hodin, během kterých Falcon vlétne do proudu výfukových plynů na vzdálenost 50 m a odebírá vzorky emisí z D328, nebo se pro měření částic na větší vzdálenost opakovaně ponořuje do kondenzačních stop letounu D328 obratným manévrováním,“ vysvětluje Ingmar Mayerbuch, vedoucí DLR Flight Operations, a dodává: „Pronásledování zblízka je pro testovací piloty obzvláště náročné a vyžaduje maximální soustředění.“

Série měření přitom ukázala, že použití 50% a 100% biopaliv vede ke snížení sazí a ledových částic natolik, že lze oteplovací účinek kondenzačních čar snížit o 15 až 40 %.

Elektrický pohon

O vznik letadel s elektrickým pohonem se vědci a inženýři pokoušejí prakticky od momentu, kdy dokázali přimět stroje těžší než vzduch, aby se vznesly. Víceméně však neúspěšně. První letadlo s elektrickým pohonem vzniklo v 70. letech minulého století. Přes řadu na svou dobu pokročilých inovací ale letoun Militky MB-E1 díru do světa neudělal. Motor ho totiž dokázal pohánět jen dvanáct minut.

Využití tohoto pohonu je i dnes jen značně omezené. Nejvíce se s ním experimentuje na kratších trasách, například při letu mezi relativně blízkými ostrovy. Největší problém představuje z hlediska nákladů cena baterií a z hlediska doletu zase jejich hmotnost. V těchto parametrech jsou doposud elektroletouny nekonkurenceschopné.

V současné době se jeví elektrický pohon jako nejvhodnější pro potenciální „létající taxíky“, tedy pro letadla na kratší lety v prostředí, kde by hluk a zplodiny klasického motoru působily nesnesitelné podmínky.

Čtěte také: Asociace environmentální inovace: Inovace pro životní prostředí

Heart Aerospace a ES-30

Není to čistě elektrický stroj, tak daleko ještě technologie nepokročily. Ale čistě na elektřinu uletí asi třetinu své trasy. S jeho výrobou finišuje švédská společnost Heart Aerospace, testovat ho bude na newyorském letišti Plattsburg. Pokud vše vyjde, což samozřejmě není ještě jasné, pak by to mělo být první letadlo, které se pokusí opravdu o nějakou dekarbonizaci letecké dopravy.

Letoun se jmenuje ES-30, testovaný prototyp Heart Experimental 1 (Heart X1). Jeho cílem je snížit emise nejen skleníkových plynů, ale také takzvaného černého uhlíku, který se uvolňuje do atmosféry ve vyšších letových hladinách. Let tímto strojem by měl být navíc také výrazně tišší, než je běžné, a měl by tedy pomoci nejen planetě, ale také přímo cestujícím.

To vše u regionálních letů na kratší vzdálenosti, které ale tvoří například v USA většinu letů. „Elektrická dopravní letadla mají potenciál snížit provozní náklady amerických leteckých společností. A to přináší velkou příležitost k obnovení regionálních leteckých linek, které podporují místní ekonomiku, podporují cestovní ruch a zlepšují dostupnost městských center,“ uvedl ve svém prohlášení Anders Forslund, spoluzakladatel a generální ředitel společnosti Heart Aerospace.

ES-30 má být hybridní elektrické letadlo navržené tak, aby vyvážilo efektivitu a udržitelnost. Při kratších letech funguje čistě na elektrický pohon, čímž dosahuje nulových emisí, a na delší vzdálenosti přechází do hybridního režimu, kdy využívá turbogenerátory k prodloužení doletu. Je vybavený čtyřmi elektrickými vrtulovými motory a energii čerpá z baterií vyrobených společností BAE Systems nebo z klasického leteckého paliva.

Elektrický pohon dodává letadlu vysoký okamžitý výkon, což mu umožňuje vzlétnout ze startovní dráhy dlouhé jen 1100 metrů. Díky tomu může vzlétat z menších letišť, což opět předurčuje tento stroj k roli „spojky mezi regionálními letišti“.

Testování Heart X1

Heart X1 zatím není plně funkční, jde jen o takzvaný demonstrátor. To znamená, že má jen základní vlastnosti budoucího ES-30: včetně rozměrů, nabíjení a dalších vlastností. Zatím ale neumí létat, v první fázi se bude testovat jen jeho provoz na letišti. To má ověřit jeho systémy před prvním letem, který zřejmě proběhne v druhé polovině příštího roku.

Zpočátku projde demonstrátor rozsáhlým pozemním testováním včetně nabíjení, pojíždění a provozu na letištní ploše, aby se ověřily jeho systémy před prvním letem. Nové elektrické letadlo je také výrazně tišší než tradiční letadla. Jeho elektromotory dodávají okamžitý výkon, což umožňuje vzlet z dráhy dlouhé pouhých 1100 metrů (3609 stop).

Další strategie pro snižování emisí

Nová studie publikovaná v Nature Communications Earth & Environment ukazuje, že letecké emise by mohly být sníženy o více než polovinu, aniž by se omezil počet letů nebo cestujících. Analýza zahrnovala letové údaje více než 27 milionů komerčních letů v roce 2023, což představuje zhruba 3,5 miliardy pasažérů a 26 000 kombinací městských tras po celém světě. Tři hlavní strategie, které výzkum identifikoval, jsou lákavě jednoduché, ale dosud nejsou široce uplatňované.

1. Používání nejefektivnějších letadel, jako jsou Boeing 787-9 pro dlouhé tratě a Airbus A321neo pro krátké či střední tratě, které spotřebují až o 25-28 % méně paliva než starší modely.
2. Změna konfigurace kabiny letadel směrem k většímu ekonomickému uspořádání, protože sedadla v byznysu či první třídě vyžadují až 5× více emisí na cestujícího než standardní ekonomická sedadla, díky většímu prostoru na osobu a menší obsazenosti.

Podle autorů studie by tyto tři strategie mohly prostřednictvím kombinace uplatněných opatření snížit globální emise z letectví o 50 až 75 %, i když dosažení horní hranice by vyžadovalo systémové změny v celé letecké infrastruktuře a politickém rámci.

Evropská unie i jiné regiony plánují nebo již implementují politiky, které podporují používání efektivních strojů, optimalizaci tras, zlepšení správy letového provozu a další technologické kroky ke snížení uhlíkového dopadu letectví. Evropská komise například zdůrazňuje, že letectví patří k nejrychleji rostoucím zdrojům emisí a vyžaduje kombinaci technických a operačních opatření, pokud má sektor přispět k dosažení klimatické neutrality do poloviny století.

Kondenzační stopy

A je zde ještě jeden důležitý aspekt vlivu leteckého průmyslu na klimatickou změnu: kondenzační stopy. Jedná se o kuželovité mraky tvořeny vodní párou, která kondenzuje kolem částic vypouštěných motory. Ty přispívají k oteplování planety.

Nechtěným efektem snahy snížit spotřebu paliva jsou dlouho trvající kondenzační stopy a zhoršování skleníkového efektu. Motory nových letadel se sice pyšní nižší spotřebou a vydávají se jako úspěch greendealu, ale o produkci kondenzačních stop se až podezřele mlčí. Právě na to upozorňují vědci z Imperial College London, neboť v oteplování by právě tvorba contrails měla svou škodlivostí překonat klady nižší produkce emisí oxidu uhličitého.

Ty se v oněch výškách okolo dvanácti kilometrů nerozptylují snadno a zůstávají tam mnohem déle. V podstatě tedy jde o to, že námi uměle vytvořená oblaka mají stejný efekt, jako ta přirozená vysoko položená o nichž se již nějaký čas tvrdí, že škodí. Nezamýšleným důsledkem inovace motorů nám ve skutečnosti tolik proklamovaný klimatický "skutek utek". Místo šetrnějšího dopadu na klima tu máme pravý opak.

Tabulka: Přehled klíčových oblastí a aktuálního stavu SAF

tags: #inovace #v #letectví #snížení #emisí

Oblíbené příspěvky:

• Tipy pro výběr černého koše 12l
• Dezinfekce klimatizace v autě
• Přístřešek v přírodě – návod
• Inovativní řešení pro skládky odpadu
• Zajímavosti o Norsku