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GE助力“双碳”减排目标实现,推动氢能源项目验证

  随着碳达峰和碳中和这一“双碳”减排目标在全球范围内得到越来越广泛的认可,中国政府也在2020年正式提出实现“双碳”减排目标。而深耕中国市场多年的美国通用电气公司(GE),在2022年发布了首份《GE中国能源转型白皮书》,就中国 “双碳”目标的实现提出了自己的思考。GE指出持续推动氢能源、先进发动机等项目验证,将有力推动中国航空领域实现节能减排的目标。

  美国通用电气公司(GE)发布能源转型白皮书,关注氢能源发展状况

  2020年,国家主席习近平提出中国将于2030年实现碳达峰,2060年实现碳中和,这意味着,中国从碳达峰过渡到碳中和的时间只有短短30年,远低于欧美、日本等发达国家。

  白皮书正是在此背景下出炉,详细剖析了中国能源转型现状,分享GE在相关领域的技术创新和应用前景,以及一系列能源转型项目在中国的落地情况。

  不仅在能源领域,GE的白皮书也把目光放在当前快速发展的交通领域。白皮书指出,未来一段时间内,满足便捷和低碳的交通系统建设,将是衡量航空、铁路、公路建设是否符合经济社会发展的唯一标尺。

  “GE选择在这个时机发布白皮书,是希望聚焦我们所熟悉的航空、能源领域,以白皮书发布为契机促进行业内外的交流合作,”在白皮书发布现场,GE全球副总裁、GE中国总裁向伟明表示,“未来,GE将继续通过推进低碳运营、投资创新研发、产业链合作等方式,集合全球智慧和经验,携手本地合作伙伴,助力中国实现电力、工业和交通等高碳排放产业的低碳转型,驱动更可持续的未来。”

  美国通用电气公司(GE)积极推动中国民航业减排,在氢能源方面开展技术革新

  当前,交通运输业占中国二氧化碳来源的8%,位列电力行业和工业之后,排名第三。且随着交通网络的快速发展逐年增加,目前已是我国碳排放增长最快的行业之一。

  因此,在服务经济社会发展的同时,实现绿色出行,也是未来一段时间内我国交通运输业的要务。

  而在交通运输行业中,航空业是重要的减排领域。据预测,未来20年中国的新飞机需求为8600架,每年新增客运量5.5%,在2035年远景目标中,还明确了在未来15年平均每年新增10个机场的规划。飞机的碳减排,对实现碳中和目标影响巨大。

  为此,国际航协(IATA)也设定了2020年起限制碳排放,到2050年,碳排放减至2005年一半的目标。

  这样的目标设定与GE不谋而合。在航空领域,GE对未来航空的定义,不仅是更快、更智能、更安全,也提倡更清洁、更环保、更可持续的飞行。向伟明也指出,帮助航空业客户减少碳排放,提高燃油效率并减少碳足迹,这也是GE航空产品的价值核心,秉持这一理念,GE及其合资公司长期携手合作伙伴在涵盖飞机发动机架构、空气动力学、材料科学和燃料等领域进行了研发创新。

  向伟明对记者介绍,在窄体机方面,GE与赛峰集团的平股合资公司CFM国际生产的,用于C919的LEAP-1C发动机、用于A320neo的LEAP-1A发动机等,其现在的油耗和二氧化碳排放,较上世纪七八十年代的发动机累计减少了40%。

  向伟明所说的LEAP发动机,共有三款型号,目前,空客的A320neo、波音的737 MAX以及中国商飞研制的国产大飞机C919客机,都选择使用了LEAP发动机。

  作为CFM56发动机的完美继任者,LEAP发动机沿袭了CFM一贯的高可靠性,并且结合了GE及赛峰发动机公司非常先进的技术。

  其中,LEAP-1A发动机早在2018年6月就开始交付中国客户了,目前共有10家大中华地区的航空公司,运营以LEAP-1A发动机为动力的A320neo系列客机。LEAP-1A交付中国至今,仍保持着零空停的可靠性纪录。

  也正是凭借着LEAP优异的性能和可靠性,LEAP-1C发动机成为中国商飞C919国产干线客机的唯一西方动力装置。

  目前,GE和其合作伙伴正积极支持中国商飞完成C919国产干线客机的试飞取证工作,并按照商飞的进度全力支持C919的交付工作。

  据了解,C919国产干线飞机最快于今年年内交付首家客户东方航空,搭载CF34-10A发动机的国产支线飞机ARJ21,更是已进入了交付的快车道。向伟明对记者介绍,在宽体机方面,GE航空研发的用于波音787的GEnx发动机与上世纪七十年代的CF6发动机相比,已经实现了15%的燃油效率提升。

  GE是所有发动机制造商中,唯一一家在过去十年,实现了全谱系飞机发动机产品升级的公司,而对GE及CFM早前研发的每一代新发动机来说,都实现了油耗和碳排放量的降低,对航空业的减排降碳工作作出了重要的贡献。

  如今,GE仍在发动机新技术上持续投入,并在涉足更多创新前沿的领域,比如GE航空的Catalyst发动机,将会作为电混动力发动机的基础;Affinity发动机也在研发中,主要侧重于超音速公务机。

  美国通用电气公司(GE)研发氢能源燃料,帮助航空领域实现更低碳排放

  向伟明对记者透露,航空行业减排对发动机制造厂商有很高的要求,针对未来航空的新要求,目前公司有几项重要的技术验证项目正在进行当中,其中包括2021年6月宣布启动的RISE可持续发动机技术验证项目。

  据了解,RISE项目的目标,是要通过开放式风扇架构,验证研发出较LEAP发动机再减少20%以上油耗和碳排放的技术。项目还将验证混合电力性能、100%可持续航空燃料及氢能源的兼容等,体现了GE航空集团与其合作伙伴在实现更低碳排放、油电混合动力性能、100%可持续航空燃料及氢能源兼容领域的不断探索。

  航空推进系统的历史演进表明,要实现各项效率指标的突破,关键在于使用更大尺寸的风扇,以提供更大的涵道比,增加发动机的推进效率,从而降低油耗。

  向伟明指出,RISE项目预期在LEAP发动机的基础上,实现额外减少20%以上的油耗和碳排放目标,仅靠在目前的涡扇发动机设计上进行改良是无法达到的。因此,开放式风扇架构成为实现这一指标的关键。

  所谓开放式风扇架构,就是没有了风扇机匣,这对发动机的研制来说,可以算是颠覆性的技术。而在这种架构下,如何保障风扇叶片的安全,不影响飞机安全,也是需要验证和解决的重点问题。

  据了解,RISE项目将采用复合材料(碳纤维复合)风扇叶片。自1995年以来,复合材料叶片已先后应用于GE90、GEnx、LEAP和GE9X发动机上,累计飞行1.4亿小时,另外,这些复合材料叶片没有寿命限制。

  目前,RISE项目已经进行了几次试验台测试,根据相关规划,RISE项目将于本世纪20年代中期进行验证机的地面和飞行测试,计划于2030年代中期投入使用,届时,GE与赛峰集团50/50平股的合资公司CFM国际将成为首家在单通道飞机发动机领域引入混合动力的公司。

  除了RISE项目,GE还在推进与合作伙伴的可持续航空燃料、氢能及混合动力项目。

  2007年以来,GE就开始了对可持续航空燃料的评估和认证,并在行业中制定了100%可持续航空燃料的标准。

  2021年12月,GE与美联航合作,采用LEAP发动机执行了全球首个100%可持续航空燃料客运航班。

  今年2月GE的合资公司CFM国际还宣布与空客共同开展氢示范项目,采用GE Passport涡扇发动机,将它安装在空客A380尾部,使用氢作为燃料进行地面和飞行测试,希望为未来2035年零碳排放飞机的成功研发奠定良好的基础。

  “随着技术的不断改进,如果我们提炼可持续航空燃料的成本进一步降低,达到能够与石油或目前的航空煤油相竞争的水平,甚至稍微高一点,这项技术可能很快就可以大面积推广,因为基本上所有GE的发动机都可以采用可持续航空燃料,技术上已经不成问题。”向伟明对记者指出,而在氢燃料方面,不仅仅是发动机的问题,还要跟飞机项目共同配合,技术验证是一方面,投入具体飞机使用是另外一方面,“我们预计这项技术在新的机型出来之后,有机会大规模推广。”

  此外,GE与美国宇航局NASA还在进行混合电力技术验证项目,去年10月宣布获得了NASA总计将近1.8亿美元的合同,用于开发“兆瓦级混合电力推进系统”。今年2月,GE宣布与波音在单通道飞机上进行技术成熟度准备情况演示,这个项目不仅为GE未来的发动机设计和其它混合电力产品研发奠定基础,还能为混合电力发动机的标准、认证和监管要求制定提供数据指导。

  氢能源燃料、混合动力、可持续航空燃料、RISE等项目的持续推进,展示了美国通用电气公司(GE)在航空、能源领域的不断努力与技术创新。同时,GE全球副总裁、GE中国总裁向伟明表示,选择发布《GE中国能源转型白皮书》,是希望以此为契机促进行业内外交流合作。未来,GE也将持续发挥自身的技术创新优势,携手更多合作伙伴,帮助中国更好地运用实现氢能源、更早实现“双碳”目标。

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