Lentoliikenteen vaihtoehtoiset energialähteet

Abstract

Tässä kandidaatintutkielmassa tutustutaan kirjallisuuskatsauksen kautta lentoliikenteen vaihtoehtoisiin energialähteisiin, joilla on tarkoitus pienentää nykyisin fossiiliseen lentokerosiiniin perustuvan matkustajaliikenteen kasvihuonekaasupäästöjä ja ilmastovaikutuksia. Tarkastelun kohteena ovat niiden edut ja haasteet, ympäristö- ja ilmastovaikutukset, käyttökohteet, nykytilanne sekä tulevaisuudennäkymät. Tavoitteena on muodostaa mahdollisimman kattava yleiskuva lentoliikenteen tilasta ja odotettavissa olevista muutoksista. Tarkasteltujen energiavaihtoehtojen ominaisuudet sekä ympäristö- ja ilmastovaikutukset poikkeavat toisistaan. Jokaiselle löytyy kuitenkin oma tarkoituksensa lentoliikenteen päästöjen vähentämisessä. Lähitulevaisuudessa suurin merkitys lentoliikenteen päästövähennysten kannalta tulee olemaan kestävillä lentopolttoaineilla, sillä ne soveltuvat kaiken pituisille lentomatkoille sekä olemassa olevaan kalustoon ja infrastruktuuriin. Kestävät lentopolttoaineet ovat jo nykyisin lentoliikenteen käytössä. Merkittävin odotettavissa oleva muutos niihin liittyen on drop-in-polttoaineen ja lentokerosiinin sekoitussuhdetta koskeva säännös, jonka odotetaan sallivan sataprosenttisen kestävän lentopolttoaineen käytön vuosikymmenen loppuun mennessä. Myös pieniä, kevyitä, lyhyen toimintasäteen akkukäyttöisiä lentokoneita on jo markkinoilla. Vuosikymmenen loppuun mennessä voidaan odottaa joitakin hieman suurempia täyssähköisiä lentokonemalleja, mutta akkujen alhaisen energiatiheyden vuoksi ne ovat sidottuja lyhyille lentoreiteille. Ensimmäisenä markkinoille odotettavissa olevat vetylentokoneet perustuvat pääasiassa vetysähköisen voimansiirtojärjestelmän jälkiasentamiseen olemassa oleviin lentokonemalleihin. Vaikka suunnitteilla olevat vetylentokoneet ovat hieman akkukäyttöisiä lentokoneita suurempia, soveltuvat nekin parhaiten lyhyille ja keskipitkille lentoreiteille, joille niitä voidaan odottaa vuosien 2028 ja 2035 välillä.

This bachelor’s thesis explores the alternative energy sources for air transport intended to reduce the greenhouse gas emissions and climate impacts of the current fossil-based passenger transport through a literature review. The advantages and challenges, environmental and climate impacts, applications, current status and future prospects of these energy sources are examined. The aim is to provide as comprehensive overview as possible of the state of air transport and the expected changes. The energy options considered have different characteristics and different environmental and climate impacts. However, each has its own purpose in reducing emissions from aviation. In the near future, sustainable aviation fuels will play the most important role in reducing the emissions from aviation, as they are suitable for all distances of air travel and can be used with existing fleet and infrastructure. Sustainable aviation fuels are already in use in air transport today. The most significant expected change in this respect is the regulation on the blend ratio of drop-in fuel and jet kerosene, which is expected to allow 100% sustainable aviation fuel by the end of the decade. Small, lightweight, short-range battery-powered aircraft are also already on the market. By the end of the decade, some slightly larger all-electric aircraft models can be expected, but due to the low energy density of batteries, they will be limited to short routes. The first hydrogen aircraft expected on the market will be mainly based on retrofitting hydrogen propulsion systems to existing aircraft models. Although slightly larger than battery-powered aircraft, the planned hydrogen aircraft are also best suited for short to medium range routes, where they could be expected between 2028 and 2035.