Переход к альтернативной авиации не за горами

Авиация вызывает все более пристальное внимание и давление со стороны “зеленых" и им сочувствующих, а растущие цены на традиционное топливо заставляют отрасль задуматься об альтернативах.

Где их искать и как скоро могут быть найдены рецепты решения, способного удовлетворить и авиаторов, и экологов, уже сейчас пытаются понять лучшие инженерные умы воздушного флота.

Политэкономия

Против всемирного “зеленого" тренда идти проблематично, особенно когда он становится козырной картой, используемой в политических играх. Таким образом, мода на экологичность заставляет изобретения, которые еще недавно казались прожектами из области фантастики, перейти в разряд новых, пусть и экзотичных, но уже действующих технологий. Использование возобновляемых источников энергии, ветряных электростанций, солнечных батарей и автомобилей на альтернативном топливе – все, что пару десятков лет назад казалось отдаленной перспективой, в наши дни вдруг становится необычайно актуальным.

Общих тенденций не удалось избежать и авиации, несмотря на то, что ежегодная ее доля в мировом загрязнении по оценкам Межправительственной группы экспертов по изменению климата при ООН, составляет всего 2% от общего объема выбросов. Казалось бы, цифра небольшая. Но в нынешней ситуации с энергоносителями, цены, а также квоты на выбросы в атмосферу подчас являются сильными политико-экономическими инструментами. Особенно если учесть тот факт, что стоимость сырой нефти, из которой, собственно, производится авиационный керосин, неуклонно растет. Причин тому предостаточно – это и общая нестабильность в регионах, традиционно являющихся основными игроками на нефтяном рынке, и озабоченность "конечностью" запасов углеводородов, и разговоры о необходимости обеспечить общую энергетическую безопасность как следствие этих опасений.

Поэтому совершенно неудивительно, что президент США Барак Обама поставил перед страной задачу - сократить к 2025 году импорт нефти в Америку на треть. А если учесть тот факт, что собственные разведанные запасы нефти в Новом Свете не позволят удовлетворить потребности американской экономики, то переход на альтернативные источники энергии, в том числе на биотопливо, неизбежен.

Не сократим, так продадим

Не обошла стороной экологическая гонка и Старый Свет. С 1 января 2012 года в Европе начала действовать новая система торговли квотами на выбросы в атмосферу – EU Emission Trade System (EU ETS). И если раньше квотирование выбросов авиации не касалось, то теперь, согласно новой системе, авиаперевозчикам придется снизить объемы выбросов на 3%.

Справедливости ради нужно заметить, что авиацию включили в эту систему директивно, еще в 2008 году, но заработала система лишь сейчас. Из общего объема годовых квот 85% будет выделяться бесплатно в соответствии с нуждами авиакомпаний, а оставшиеся 15% будут выставляться на аукционы. Превышение бесплатных квот без покупки дополнительных будет стоить 100 евро за каждую тонну CO₂ и караться вплоть до запрета полетов над Европой.

Причем, по мнению экспертов компании Point Carbon, этого явно недостаточно: воздушным судам, совершающим полеты над европейским пространством, необходимы дополнительные 88,5 млн квот. Однако при цене дополнительных квот около 16 евро за единицу авиакомпаниям придется раскошелиться на 1,4 млрд евро. По словам представителя Еврокомиссии Конни Хедегаард, доходы от торговли квотами пойдут на борьбу с климатическими изменениями как в странах ЕС, так и по всему миру. Хорошо, если так и случится, но складывающаяся ситуация с квотами заставляет некоторых участников рынка открыто заявлять о поощрении недобросовестной конкуренции аж на государственном уровне. При этом даже сами европейские политики иногда, словно забываясь, говорят, что вырученные от продажи квот деньги пойдут на развитие и разработку авиационной техники. Несложно догадаться, что данная техника будет носить гордое имя Airbus. Да и зияющему открытыми ранами европейскому бюджету лишние 1,4 млрд евро не помешают.

Введение новой системы торговли квотами уже вызвало бурю негодования со стороны стран-нечленов Евросоюза (к ним относятся Китай, Россия и США) и общественных организаций: американские конгрессмены уже проработали законопроект, согласно которому американским авиакомпаниям будет запрещено принимать участие в торговле квотами. Латиноамериканская ассоциация авиаперевозчиков (ЛАА) также выразила свою поддержку данной инициативе. "Мы считаем европейскую систему торговли квотами незаконной, недоработанной и в целом несправедливой. Это попытка поставить мировые авиакомпании в условия недобросовестной конкуренции со стороны европейских авиаперевозчиков", – заявил исполнительный директор ЛАА Алекс де Гунтен.

В свою очередь и Китайская ассоциация воздушного транспорта отказалась участвовать в новой схеме и намерена подать иск в суд Европейского союза, оспаривая законность подобных мер.

Российские власти пока не определились с реакцией на нововведение европейцев. На момент написания данной статьи Министр транспорта РФ Игорь Левитин сделал лишь несколько общих заявлений. Так, Минтранс совместно с Министерством экономического развития в данное время прорабатывает "комплекс мер в ответ на введение системы торговли квотами". По обещанию И. Левитина, власти сделают все, чтобы не допустить повышения цен на билеты, которое, по прогнозам, может составить от 5 до 15 евро. Пока неизвестно, что же за документ готовится в недрах министерства, но, по слухам, Минтранс может даже пересмотреть решение об отмене платы за пролет по транссибирским маршрутам (ТСМ), так долго бывший важным источником доходов для "Аэрофлота" и являвшийся одним из камней преткновения для вступления России в ВТО.

Пока же идут споры о справедливости введения EU ETS, авиакомпании, стремясь уложиться в лимитированный объем бесплатных квот в условиях постоянного роста авиапарка, тратят миллиарды долларов и евро на исследования по созданию синтетического керосина и других технологий, которые позволят снизить негативное воздействие на экологию, что, помимо прочего, дает компаниям хорошую возможность "попиариться". Дескать, наша компания заботится о планете лучше и больше других. Неплохой маркетинговый ход, который в конце концов позволяет оправдать вкладываемые в новые разработки средства. А средства, затрачиваемые на экологически чистые технологии, – немалые. Так, только немецкая Lufthansa оценивает общую стоимость осуществления проекта по изучению и применению биотоплива в 6,6 млн евро, и это не предел. Тем не менее, по прогнозам европейского авиастроительного концерна Airbus, к 2030 году треть всех полетов мировой гражданской авиации будет выполняться на биотопливе.

Откуда дровишки?

Существует множество способов и проектов получения синтетического топлива, которые находятся на разной стадии проработанности, но все подразумевают переработку альтернативного сырья, а не привычную перегонку нефти. Сюда относится переработка каменного угля (процесс CTL, Coal-to-Liquid), природного газа (GTL, Gas-to-Liquid) или биомассы – водорослей, семян ятрофы и др. (BTL, Biomass-to-Liquid).

Например, авиаперевозчик KLM получает биотопливо от компаний Dynamic Fuels, Tyson Foods и совместного предприятия Syntroleum. По сути, это побочный продукт, получаемый после переработки продуктов питания (растительного масла и кулинарного жира) на американском заводе в штате Луизиана.

В свою очередь производитель двигателей и авионики, компания Honeywell, предлагает авиакомпаниям свой вид топлива под названием Green Jet Fuel, которое производится из растения камелина, растущего на больших территориях, сравнимых с пшеничными полями, которое также может расти на неплодородной земле. Сырье для этого топлива собирается американской компанией Sustainable Oils – производителем технологий на основе данного растения. По словам представителей Honeywell, использование данного топлива позволяет сократить выбросы CO₂ на 5,5 тонн.

Однако не все так единодушны в полезности биотоплива. Парадокс, но те же "зеленые", которые так ратуют за снижение негативного влияния человечества на экологию, критикуют сам концепт производства топлива из растительного сырья. Причиной тому - нехватка продовольствия и голод, свирепствующий в отдельных регионах земного шара. Ведь биотопливо производится не только из отходов производства продуктов питания и культур, которые могут расти на неплодородных землях, но и из тех растений, которые могут употребляться в пищу или занимать площади, отведенные под сельскохозяйственные культуры. Поэтому в погоне авиации за более экологически чистыми источниками энергии есть риск засеять "сырьем" плодородные земли и лишь усугубить ситуацию с обеспечением населения планеты продовольствием.

Биополеты

В конце ноября 2010 года бразильская авиакомпания TAM совместно с Airbus выполнила первый тестовый полет на Airbus A320, заправленном смесью из традиционного авиационного керосина и биотоплива в пропорции 50/50. Лайнер с 20 пассажирами на борту провел в воздухе 45 минут. Оказалось, биосинтетический керосин обладает теми же свойствами, что и обычное топливо, и его можно применять на всех типах воздушных судов без модификации самолета или его двигателей.

К экспериментам с биотопливом не брезгуют подключаться такие маститые авиакомпании, как Lufthansa и KLM. Обе компании в 2011 году провели испытания работы двигателей самых обычных лайнеров из своего парка на смеси керосина и “биосоставляющей" в пропорции 50/50. И вполне успешно. А уже 13 января 2012 года Boeing 747-400 авиакомпании Lufthansa с 40 т биосинтетической топливной смеси на борту успешно выполнил первый трансатлантический перелет. Однако, как считает вице-президент компании Airbus по устойчивому развитию и экологической эффективности Кристиан Дюма, при нынешнем количестве доступного биотоплива, темпах и стоимости его производства, нет смысла сертифицировать полеты на самолетах, заправленных одним лишь биотопливом. "Необходимы дальнейшие исследования, которые в том числе должны подтвердить полную безопасность синтетического горючего", – говорит Дюма.

“Зеленый" бизнес

Бизнес-авиация не отстает от моды на экологичность от регулярных авиаперевозчиков, несмотря на некоторую первоначальную подозрительность по отношению к подобного рода новшествам. Чего уж греха таить, не каждый из известных политиков, миллиардеров и прочих сильных мира сего сразу доверится лететь на непонятной топливной смеси из растений с экзотическими названиями. И все же бизнес-джеты уже поддержали почин своих "старших" коллег: 18 июня 2011 года компания Honeywell отчиталась об успешном трансатлантическом перелете дальнего бизнес-джета Gulfstream G450. "Гольфстрим" стал первым самолетом, совершившим подобный перелет на топливной смеси из биотоплива и обычного керосина в пропорции 50/50, которая приводила в действие один из двигателей Rolls-Royce, установленных на самолете. Таким образом Gulfstream G450 стал и первым бизнес-джетом, летающим на биологическом топливе. По словам представителей Gulfstream, к 2020 году выбросы в атмосферу будут "значительно снижены", а в 2050 году – сокращены вдвое по сравнению с показателями 2005 года.

Битва за экологию (и экономию) стала движущей силой совершенствования технологий в авиации на сегодня. Надо сказать, что удельный расход топлива в бизнес-авиации, начиная с 1960 годов, уменьшился на 50%. При этом топливная эффективность бизнес-джетов, по данным Ассоциации производителей самолетов АОН (GAMA), увеличивается в среднем на 1% в год. А за прошедшие 40 лет расход топлива и выбросы CO₂ сократились на 70%.

Французский авиастроитель Dassault Falcon позиционирует свои служебные самолеты как одни из самых экологичных в отрасли, а также разработал целую программу снижения негативного влияния на окружающую среду. Эта программа включает в себя меры по экономии природных ресурсов, широкое использование композиционных материалов, применение технологий вторичной переработки отслуживших свой срок деталей и утилизации самолетов.

Производители двигателей Rolls-Royce, Honeywell и General Electric не упускают случая поспорить за лидерство в области разработок, снижающих объем выбросов в атмосферу. Появление новых материалов – композитов - вообще сделало возможным достигать технических характеристик, недостижимых при применении обычных материалов. Благодаря меньшему весу композиционных деталей увеличилась тяговооруженность самолетов. Композитные лопатки вентиляторов двигателей прочнее и намного легче своих традиционных аналогов, что позволяет увеличить их размер и уменьшить их число.

Помимо технологий, снижающих выбросы в атмосферу, производители ведут также и исследования в области уменьшения шумности самолетов. Авиастроители плотно сотрудничают с изготовителями двигателей, оптимально приспосабливая их под свои самолеты, улучшая аэродинамические характеристики и коэффициент сопротивления. Например, канадский производитель двигателей Pratt&Whitney Canada добился значительного снижения шумности своего двигателя PW1000G путем установки менее скоростного вентилятора.

Кому выгодно?

С точки зрения мирового финансового рынка, все еще находящегося под давлением кризиса и мрачно ожидающего его продолжения, столь затратные меры по снижению влияния на экологию – далеко не первоочередная задача. Однако закон есть закон, и авиастроители вынуждены искать пути решения проблемы выбросов. Некоторые производители, например Dassault Falcon, считают приоритетным интенсивный путь: традиционные технологии и внедрение новых материалов в конструкцию планеров, двигателей, более эффективных бортовых систем, которые позволят снизить массу самолета и, соответственно, расход топлива. Другие же, как, например, Gulfstream и Honeywell, ратуют за "экстенсивный" путь - разработку новых видов топлива, способных полностью заменить традиционные углеводороды.

И все же основное внимание на данный момент уделяется проблемам использования биотоплива. Так как при всей радужности перспектив все же существует и определенный скепсис относительно того, насколько успешными и экономически выгодными окажутся новые технологии.

Пока все "биотопливные" рейсы можно назвать таковыми лишь с известной долей условности, ведь летают они не на чистом биотопливе, а на смеси оного с авиакеросином. Однако вопрос совместимости синтетического и минерального керосина не является единственным вопросом, возникающим при использовании биотоплива. Второй значимый вопрос связан с опасением, что увеличение потребности в растительном сырье для переработки в синтетическое топливо приведет к сокращению посевных площадей под растения, которые пригодны в пищу. Да и нынешние затраты на производство биотоплива сводят положительные моменты его использования к минимуму. Так что пока авиакомпаниям, очевидно, придется ждать новых технологий и покупать квоты на выброс, а производителям – продолжать тратить деньги на исследования аэродинамики, новых материалов, двигателей и альтернативного топлива.