Nhiên liệu thay thế cho ngành hàng không

Dầu lửa là nhiên liệu hàng đầu đối với hàng không dân dụng, tuy nhiên người ta cũng đã tiến hành khảo sát các loại nhiên liệu thay thế khác.

Nhiên liệu không-carbon tiềm năng là hydro và đã có một vài nghiên cứu về việc sử dụng nó trong ngành hàng không.

Một nghiên cứu của EC (Airbus, 2004) đã phát triển một nền tảng khái niệm về khả năng ứng dụng, tính an toàn và tính tương thích về mặt môi trường cho sự chuyển tiếp từ dầu lửa sang hydro đối với ngành hàng không.

Nghiên cứu đã kết luận rằng thiết kế máy bay thông thường có thể được sửa đổi để cung cấp nhiều chỗ chứa nhiên liệu hơn cho hydro. Tuy nhiên, lực kéo tăng do tăng khối lượng thân máy bay có thể tăng lượng năng lượng tiêu thụ của máy bay lên 9-14%.

Trọng lượng của cấu trúc máy bay có thể tăng khoảng 23% và trọng lượng cất cánh lớn nhất có thể biến thiên giữa +4.4% to –14.8% tùy thuộc vào kích thước, cấu hình máy bay.

Lợi ích chủ yếu về mặt môi trường khi sử dụng nhiên liệu hydro là ngăn chặn phát thải CO2 trong khi máy bay hoạt động. Tuy nhiên máy bay sử dụng nhiên liệu hydro có thể tạo ra lượng hơi nước nhiều hơn gấp 2,6 lần so với sử dụng dầu lửa và hơi nước cũng là một loại khí nhà kính.

Tuy nhiên công nghệ này chỉ được khuyến nghị sử dụng trong vòng 15-20 năm tới vì chi phí vận hành máy bay nhiên liệu hydro vẫn còn quá cao trong điều kiện kinh tế hiện nay.

Khả năng ứng dụng nhiên liệu thay thế và nhiên liệu tái tạo cho ngành hàng không dân dụng đã được nhiều nước nghiên cứu, nhằm mục tiêu cả về lợi ích về mặt môi trường và vấn đề an ninh năng lượng.

Nghiên cứu về tiềm năng cho nguồn năng lượng tái tạo trong ngành hàng không (PRESAV, 2003) đã chỉ ra rằng dầu diezen sinh học, hydro hóa lỏng (H2) từ dầu lửa tổng hợp có thể phù hợp cho ngành hàng không. Giá cả nhiên liệu cũng là một vấn đề, ví dụ năm 2003, dầu lửa dùng cho ngành hàng không giá là 4.6 US$/GJ trong khi chi phí cho diezen sinh học và hydro là 33.5–52.6 US$, 8–31.7 US$, 21.5–53.8 US$/GJ.


Sử dụng năng lượng mặt trời tại sân bay Vancouver và năng lượng gió tại sân bay La Palma (Tây Ban Nha)

Các ứng dụng khác

Hệ thống điều hành cho hoạt động hàng không được điều khiển chủ yếu bằng hệ thống quản lý không lưu. Nếu máy bay muốn vận hành để đạt mục tiêu sử dụng nhiên liệu (và phát thải CO2) ít nhất, những hoạt động sau cần được chỉnh sửa: giảm tối đa thời gian lăn bánh, máy bay phải bay ở độ cao tối ưu, phải bay với khoảng cách ngắn nhất giữa điểm đi và điểm đến tuy nhiên phải tính đến hướng gió thịnh hành.

Một số phương pháp khác cũng đã được phát minh để giảm thiểu tác động bức xạ của ngành hàng không như thay đổi độ cao của hành trình liên quan đến sự hình thành O3 và mây ti.

Lợi ích về mặt môi trường của hệ thống quản lý không lưu

Một biện pháp giảm nhẹ tiêu biểu cho hàng không là tối ưu hóa hệ thống quản lý không lưu để cho phép rút ngắn hành trình bay và do đó giảm lượng khí thải nhà kính. Mục tiêu của RVSM (Reduced Vertical Separation Minimum) là giảm khoảng cách theo phương thẳng đứng trên mức 290 từ cao độ hiện tại tối thiểu 610m (2000 ft) xuống 305m (1000 ft).

Nó sẽ cho phép profile chuyến bay tối ưu hơn một cách an toàn, tiết kiệm nhiên liệu và tăng vùng không phận. Năm 1988, ICAO đã hoàn thành việc nghiên cứu này và kết luận rằng tiêu chuẩn 305 m là khả thi về mặt kỹ thuật.

RVSM là một thuật ngữ dùng để diễn tả khoảng cách theo phương thẳng đứng giữa các máy bay giữa các trần bay từ 29.000 ft đến 41.000 ft được giảm từ 2.000 xuống còn 1.000 ft trong một vùng trời. Sự giảm khoảng cách này sẽ làm cho số lượng máy bay đang bay sẽ tăng lên trong vùng trời đó một cách an toàn.

Chỉ có những máy bay được chứng nhận về thiết bị đo cao, và tự động lái mới có thể bay theo luật RVSM, nếu không máy bay đó phải bay thấp hơn hoặc cao hơn vùng trời được áp dụng luật RVSM, hoặc phải được miễn trừ theo luật. Nhà khai thác máy bay phải được phê chuẩn từ nhà chức trách nơi máy bay được đăng ký để có thể hoạt động trong vùng trời đang áp dụng luật RVSM.

Một nghiên cứu Eurocontrol (Jelinek et al., 2002) đã kiểm tra giả thuyết rằng việc thực hiện RVSM sẽ giảm phát thải hàng không và lượng nhiên liệu đốt vì việc sử dụng RVSM tạo khả năng tối ưu flight profiles dễ dàng hơn chế độ ATC (Kiểm soát không lưu) trước đó.

Nghiên cứu phân tích tác động đến môi trường của ba ngày trước và sau khi thực hiện RVSM trong khu vực kiểm soát không lưu Châu Âu. Kết quả chỉ ra rằng, có thể thấy rõ lợi ích về mặt môi trường có xu hướng tăng.

Tổng số nhiên liệu đốt, tương ứng với phát thải CO2 and H2O giảm 1.6–2.3%/ năm đối với các hãng hàng không hoạt động trong khu vực RVSM Châu Âu, tương đương với việc tiết kiệm 310.000 tấn nhiên liệu đốt hàng năm./.

[Ngành hàng không nỗ lực dùng năng lượng hiệu quả]
(Vietnam+)