2023-12-26
新冠疫情衝擊全球客運,使航空產業在2020年至2022年間累計虧損達2,010億美元。為加速擺脫疫情衝擊,各國及航空產業相關供應鏈積極尋求新的發展方向,其中「淨零碳排」亦成為各國或企業振興航空製造業的手段之一。隨國際航空產業承諾於2050年實現淨零碳排,帶動國際各航太大廠投入使用永續航空燃料、氫氣、電力等新替代能源之推進系統與發動機的開發,也為未來發動機產業與相關零組件生產製造帶來技術挑戰與商機。
近年各國航空產業供應鏈積極迎合減碳潮流,歐美大國及周邊競爭國家皆提前設定減碳目標,進一步推動航空供應鏈減碳技術之發展。國際航空運輸協會(International Air Transport Association, IATA)表示,全球航空業將致力於2050年實現淨零碳排目標,並透過以下方式達成:(1)提高永續航空燃料(Sustainable Aviation Fuel, SAF) 的使用;(2)應用電力及氫氣等新技術;(3)提升航空基礎建設及空中交通管理等營運效率;(4)運用碳抵消或碳捕獲等技術。
因應航空產業減碳趨勢,飛機及發動機製造大廠,如空中巴士(Airbus)、波音(Boeing)、奇異航太(GE Aerospace)、賽峰(Safran)等,陸續公開新能源飛機開發計畫或概念機型的試飛與商轉時程。
空中巴士首度於2020年9月公開發表三款名為「ZEROe」系列的零排放概念機。三款飛機皆以液氫做為主要燃料,並搭配氫燃料電池的混和動力系統設計,預期2025年氫燃料推進技術即可達到成熟,並預計於2035年將三款氫能飛機投入商務航空市場。
波音主要從以下面向進行減碳與協助下游客戶減碳,包括:(1)持續開發更高效能的飛機;(2)投資開發與使用永續燃料;(3)提升波音工廠、工作場址及供應鏈的環保營運;(4)協助客戶改善機隊營運效率。
在永續燃料部份,相較於開發氫能推動系統,波音採用SAF的技術門檻更低,安全性也更高,因此波音將SAF的使用與適航飛行測試列為更優先的策略。2021年初,波音公開承諾將在2030年實現波音生產的所有飛機,100%採用SAF並取得相關安全認證。2022年,波音宣布與EPIC Fuels公司達成200萬加侖SAF供應協議,為其商用飛航業務提供燃料,此亦為史上最大的SAF採購案,波音將 SAF 視為最直接的航空脫碳方式,欲藉此降低其成本。
奇異航太與賽峰於2021年6月14日宣布延長CFM International公司的合資夥伴關係至2050年,同時啟動RISE計畫(永續引擎革命性創新計畫Revolutionary Innovation for Sustainable Engines, RISE),旨在開發新型發動機,以降低逾20%的燃料消耗和碳排放。新引擎計畫涵蓋風扇結構、替代能源技術,預計於2030年中期投入商業營運,提升單走道客機的燃油效率,降低碳排放。
我國航空零組件製造業者在國際航太產業鏈已占有重要地位,更是許多國外大廠在機體結構組合件、複合材料件、風扇葉片等零組件的重要供應鏈。儘管短期內各大廠在發展新替代能源動力飛機方面仍須克服多項技術挑戰,如100%使用SAF燃料的適航測試、電池容量、續航力、重量及充電等問題,以及儲氫與燃氫系統對機體、發動機結構、零組件設計及材料使用等方面的挑戰,甚或後續新技術與新材料的認證等難題。儘管如此,新機型與新型發動機的發展前景仍相當可期,值得持續關注後續趨勢與技術進展。
我國航空製造業面臨產業特性的限制,包括原料、人員和製程受到原廠認證要求的制約,以及高昂的資本投入和認證成本,使得產業難以輕易調整。此外,國內發動機供應鏈以漢翔等Tier-1整機大廠為核心,形成合作與分包網絡,僅有少數廠商直接向國外大廠供貨,使得台廠難以參與國際大廠之風險與收益共享機制,並難以及時瞭解新型零組件的研發與設計。因此,在應對減碳趨勢帶來的新市場與新產品商機時,業者僅能被動等待下游客戶提出產品需求規格與訂單,難以主動參與研發。
儘管如此,從大廠將供應鏈碳排管理視為減碳策略之一,以及近年來大廠為降低生產成本而轉移生產基地或連年砍價等趨勢,可預見碳排放將成為大廠考慮生產成本和供應鏈布局的重要因素。特別是對於發動機技術發展趨勢與市場,從CFM國際RISE計畫可預期,未來十年內將迎來另一波換機潮。為應對新替代能源的使用,新型引擎在輕量化材料的應用以及零組件結構設計上將有許多差異。韓國等周邊競爭國家已積極投入提升其航空產業智慧製造和積層製造等技術研發,以提升生產效率和零組件輕量化一體化製造能力。因此,我國相關供應鏈廠商應思考如何透過新數位科技應用或新加工技術的應用,優化製程、加工方法、工廠和人員管理的效能與效率,以達到直接或間接減排的效果,進而提升競爭力。
資料來源: 財團法人金屬工業研究發展中心 金屬情報網