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隨著對解決航空業(yè)氣候影響的解決方案的尋求變得更加迫切，人們對例如氫氣、電池電力和混合電力驅(qū)動飛機(jī)等新型推進(jìn)技術(shù)產(chǎn)生了極大的興趣。根據(jù)MPP對航空業(yè)能源的估計，到2050年，電池電力和氫動力飛機(jī)可能占所有飛機(jī)的21%-38%，占該行業(yè)整體能源需求的15%-34%。雖然時間上可能感覺很遙遠(yuǎn)，但這一新技術(shù)將在這十年內(nèi)出現(xiàn)。

針對這些基礎(chǔ)設(shè)施的變化，以及機(jī)場和其他利益相關(guān)方如何開始準(zhǔn)備，仍存在不確定性。近期，麥肯錫發(fā)布了《瞄準(zhǔn)低碳：為電池和氫動力飛機(jī)提供基礎(chǔ)設(shè)施》的報告，旨在幫助人們了解影響新型推進(jìn)器的一些關(guān)鍵考慮因素。

01 轉(zhuǎn)向新型生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施

航空業(yè)對清潔能源的需求可能已飆升到新的高度。研究人員估算了2050年支持使用新型推進(jìn)系統(tǒng)的飛機(jī)所需的能源需求，研究了對航空基礎(chǔ)設(shè)施的影響。

需要大量的清潔能源來滿足需求

到2050年，電池電力和氫動力飛機(jī)可能占飛機(jī)的21%-38%，占該行業(yè)整體需求的15%-34%。到2050年，全球新型推進(jìn)器可能需要600-1700太瓦時的清潔能源，相當(dāng)于全球10-25個最大的風(fēng)力發(fā)電場產(chǎn)生的能量。大約89%-96%的能源將用于氫動力的飛機(jī)，而只有4%-11%的能源將用于驅(qū)動較小的電池電力飛機(jī)，如渦輪螺旋槳飛機(jī)、支線噴氣機(jī)和較小的窄體飛機(jī)。（見圖1）

圖1 到2050年，氫動力飛機(jī)預(yù)計占航空產(chǎn)業(yè)新型推進(jìn)器電力需求的89%-96%

大型機(jī)場能源消耗增加

隨著新型推進(jìn)系統(tǒng)的普及，機(jī)場的現(xiàn)場運(yùn)作將比現(xiàn)在需要更多的能源。對于一個希望投資于現(xiàn)場氫氣液化，為電池電動飛機(jī)充電的大型樞紐機(jī)場來說，航站樓、地面支持和其他用途的現(xiàn)場總耗電量可能在每年1250至2450千兆瓦時之間，這比倫敦希斯羅機(jī)場目前消耗的電力多5至10倍。為了滿足這些需求，機(jī)場需要采取措施，升級電網(wǎng)連接、當(dāng)?shù)嘏潆娀A(chǔ)設(shè)施和自己的發(fā)電站。

兩個新的基礎(chǔ)設(shè)施價值鏈

新型推進(jìn)器需要兩個新的基礎(chǔ)設(shè)施價值鏈，一個涉及電池電力驅(qū)動的航空，另一個是氫動力航空。這些價值鏈可能包括許多目前不屬于航空生態(tài)系統(tǒng)的新伙伴，它們將與可持續(xù)航空燃料和傳統(tǒng)燃料所需的基礎(chǔ)設(shè)施共存。該產(chǎn)業(yè)需要新的能源獲取、儲存、處理和管理程序，以及向飛機(jī)分配能源的方式。

為清潔能源發(fā)電提供更多空間

大多數(shù)機(jī)場都有用于氫氣液化和儲存基礎(chǔ)設(shè)施的空間，但沒有足夠的土地來產(chǎn)生通過電池電力和氫氣的方式為飛機(jī)提供動力所需的清潔能源。雖然機(jī)場被追捧為潛在的能源中心，但新型推進(jìn)器的能源需求規(guī)模會讓在機(jī)場進(jìn)行所有能源生產(chǎn)變得極為困難。根據(jù)“可行使命伙伴關(guān)系”較為審慎地設(shè)想，以巴黎戴高樂機(jī)場為例，作為一個主要國際樞紐，它將需要大約5800公頃的太陽能電池板來產(chǎn)生足夠的電力以滿足其需求。目前該機(jī)場占地3300公頃，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了機(jī)場本身的規(guī)模。鑒于如此巨大的空間需求，大多數(shù)機(jī)場可能會依靠與區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的其它電力供應(yīng)商合作來滿足這些需求。

02 投資新型推動基礎(chǔ)設(shè)施

交付新型推進(jìn)器所需的機(jī)場內(nèi)外基礎(chǔ)設(shè)施將需要機(jī)場和其他利益相關(guān)方的大量投資。研究人員的分析發(fā)現(xiàn)了與這些投資有關(guān)的多種洞見。

對新型推進(jìn)器價值鏈的投資

到2050年，轉(zhuǎn)向替代性推進(jìn)器需要在整個價值鏈中投入7000億至1.7萬億美元的資本（見圖2）。這一投資的大約90%將用于機(jī)場外的基礎(chǔ)設(shè)施，主要是發(fā)電和氫氣電解及液化。僅航空綠色發(fā)電的資本支出就將是目前全球機(jī)場資本支出預(yù)測的兩倍（到2040年為1.68萬億美元，每年840億美元）。這幾乎可以肯定，航空業(yè)將需要與其他行業(yè)的公司（如能源供應(yīng)商和氫氣消費(fèi)行業(yè)的公司）建立伙伴關(guān)系，從而確保所需投資。

圖2 到2050年，支持航天產(chǎn)業(yè)新型推進(jìn)器所需的投資總額可能達(dá)到1.7萬億美元

機(jī)場內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施的資本支出占總資本支出的其余10%，到2050年將達(dá)到更溫和的660億至1140億美元的總金額。根據(jù)目前的平均支出，這相當(dāng)于0.8-1.4年機(jī)場重建和擴(kuò)建的增量投資。

對機(jī)場基礎(chǔ)設(shè)施的投資

在向新型推進(jìn)方式轉(zhuǎn)變的過程中，大型機(jī)場所需投資將明顯高于小型機(jī)場，但其規(guī)模與其他重大投資相似，如建造一個新航站樓。一個洲際樞紐預(yù)計到2050年在整個價值鏈上的投資總額約為39億美元，其中包括能源收購和氫氣生產(chǎn)，而一個主要的區(qū)域機(jī)場的投資約為13億美元。

從這個角度來看，國際樞紐和主要區(qū)域機(jī)場的資本支出將大致相當(dāng)于美國紐約拉瓜迪亞機(jī)場航站樓擴(kuò)建的資本支出，或英國倫敦希斯羅機(jī)場第三條跑道項目成本約20%。小型機(jī)場的成本將大大降低，因?yàn)樗鼈儾槐刂涡枰冗M(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施的大型飛機(jī)。

綠色電力的溢價

新型推進(jìn)器的運(yùn)營商預(yù)計將指出比綠色電力市場價格高76%-86%的溢價，這反映了額外的航空基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營成本。機(jī)場和運(yùn)營商的另一個重要考慮則是他們的運(yùn)營支出，尤其是能源成本，這是因?yàn)樗鼘Q定電池電力和氫氣驅(qū)動的飛機(jī)被采用的程度。處理并向機(jī)場輸送氫氣和電力的額外成本將為使用這些類型的推進(jìn)器帶來溢價。

為滿足2050年目標(biāo)和預(yù)期的能源需求，目前所需的投資

為實(shí)現(xiàn)2050年新型動力相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施目標(biāo)所需的投資必須從現(xiàn)在開始。機(jī)場內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施的第一批要素必須在2025年前到位，這樣才能滿足預(yù)期的能源需求。從投資到安裝，電池電力基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展時間可能在兩年到四年之間（見圖3）。機(jī)場已經(jīng)連接到電網(wǎng)，電力地面支持設(shè)備和電動汽車充電器也已到位。隨著電池電動飛機(jī)的普及，可能需要升級電網(wǎng)和儲能系統(tǒng)，但電池電動基礎(chǔ)設(shè)施將相對容易擴(kuò)大規(guī)模。

圖3 在機(jī)場氫基礎(chǔ)設(shè)施方面，洲際樞紐需要最多的資本支出

相比之下，氫基礎(chǔ)設(shè)施不太可能是遞增的。機(jī)場可能需要隨著氫動力飛機(jī)采用的增加而重建現(xiàn)場的氫基礎(chǔ)設(shè)施，或者根據(jù)增長預(yù)測而跳過某些步驟。

03 共同合作以提供新型推進(jìn)器基礎(chǔ)設(shè)施

基礎(chǔ)設(shè)施投資的協(xié)調(diào)

為了利用網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)和區(qū)域連接的力量，需要協(xié)調(diào)基礎(chǔ)設(shè)施投資，從而使新型推進(jìn)器得以運(yùn)作。雖然大型機(jī)場將承擔(dān)轉(zhuǎn)向新型推進(jìn)器的最高成本，燃料的最初使用情況可能涉及小型機(jī)場的電池電力驅(qū)動的航班或大型和中型機(jī)場之間單一點(diǎn)對點(diǎn)航線的氫動力飛機(jī)。因此，在較小的地理區(qū)域內(nèi)協(xié)調(diào)較小機(jī)場的投資對于電池電力驅(qū)動的飛機(jī)的運(yùn)行很有必要。對于氫動力飛機(jī)，需要在大小型飛機(jī)之間進(jìn)行協(xié)調(diào)，可能需要跨越多個國家的管轄范圍，因此這是一個更大的挑戰(zhàn)。機(jī)場、運(yùn)營商和其他利益相關(guān)方必須聯(lián)合起來，促進(jìn)區(qū)域內(nèi)和區(qū)域之間的行動。

為獲取供應(yīng)、塑造未來，達(dá)成伙伴關(guān)系

航空業(yè)需要與其他行業(yè)合作，確保在供應(yīng)緊張的環(huán)境下有足夠的綠色電力和氫氣用于新型推進(jìn)，并在未來的氫氣生態(tài)系統(tǒng)中擁有發(fā)言權(quán)。機(jī)場可能獲得足夠的氫氣儲存，并通過探索與綠色能源供應(yīng)商在發(fā)電和氫生產(chǎn)方面的合作，助力塑造該行業(yè)的未來。還可以與例如煉油廠、鋼鐵和化肥制造商、可持續(xù)航空燃油生產(chǎn)商等高需求的氫消費(fèi)者聯(lián)系，向機(jī)場提供直接氫燃料。這種方法也將使機(jī)場投資開發(fā)高效的電解和液化技術(shù)，從而達(dá)到降低成本的目的。

在航空領(lǐng)域引入并發(fā)展新型推進(jìn)器將需要對當(dāng)前價值鏈進(jìn)行重大改變，需要對清潔能源生產(chǎn)投入巨額資金，需要機(jī)場投資，需要在傳統(tǒng)航空領(lǐng)域內(nèi)外多個利益相關(guān)方之間進(jìn)行協(xié)調(diào)?？赡芎芸鞎a(chǎn)生第一個變化，而轉(zhuǎn)向新型推進(jìn)器所帶來的重大變化是會逐步發(fā)生的，能讓機(jī)場等參與方做好相應(yīng)準(zhǔn)備。

本報告僅代表作者觀點(diǎn),不代表中咨智庫立場。原創(chuàng)編譯。