طائرات المستقبل بحلول 2050.. الهيدروجين ووقود الطيران المستدام يعيدان رسم خريطة السفر الجوي

تستعد صناعة الطيران العالمية لتحولات تكنولوجية واسعة بحلول عام 2050، مع تصاعد الاعتماد على وقود الطيران المستدام (SAF)، وتطوير الطائرات العاملة بالهيدروجين والكهرباء، إلى جانب حلول الدفع الهجينة، في سباق يستهدف خفض الانبعاثات الكربونية وتقليل الاعتماد على الكيروسين التقليدي.

ويواجه القطاع تحديًا مزدوجًا يتمثل في خفض الأثر البيئي للرحلات الجوية مع الحفاظ على كفاءة التشغيل والقدرة على نقل أعداد متزايدة من المسافرين. وبين حلول يمكن تطبيقها على الأسطول الحالي وأخرى تتطلب تطوير طائرات وبنية تحتية جديدة بالكامل، تتشكل ملامح مستقبل الطيران خلال العقود المقبلة.

الهيدروجين.. وقود واعد يتطلب طائرات جديدة

يبرز الهيدروجين باعتباره أحد الخيارات المطروحة لتقليل الانبعاثات في قطاع الطيران، إذ يتمتع بكثافة طاقة وزنية مرتفعة مقارنة بالكيروسين، ما يجعله خيارًا جذابًا من الناحية النظرية لتشغيل أنظمة الطيران منخفضة الكربون.

لكن استخدام الهيدروجين لا يقتصر على استبدال الوقود التقليدي بوقود آخر؛ إذ يتطلب تخزينه بكفاءة، غالبًا في صورة سائلة عند درجات حرارة شديدة الانخفاض، إلى جانب تطوير أنظمة الطائرات وخزانات الوقود وإجراءات السلامة والتزود بالوقود داخل المطارات.

كما أن إنتاج الهيدروجين منخفض الانبعاثات وتوفير شبكات نقله وتخزينه وتوزيعه على نطاق واسع يمثلان تحديًا إضافيًا. ولهذا، فإن دخول الطائرات الهيدروجينية الخدمة التجارية يعتمد على تطور التكنولوجيا وتوافر البنية التحتية والجدوى الاقتصادية، وليس على خصائص الوقود وحدها.

وقود الطيران المستدام.. حل أقرب للتطبيق

في المقابل، يوفر وقود الطيران المستدام، المعروف اختصارًا بـSAF، مسارًا عمليًا لخفض الانبعاثات دون الحاجة إلى إعادة تصميم جميع الطائرات الحالية.

ويمكن إنتاج هذا الوقود من مصادر متنوعة، تشمل المخلفات والزيوت المستعملة وبعض المواد الحيوية، إلى جانب مسارات صناعية أخرى تستخدم الهيدروجين والكربون. وتتوقف الفوائد المناخية الفعلية على مصدر المواد الخام وطريقة الإنتاج والطاقة المستخدمة طوال دورة حياة الوقود.

وتتمثل إحدى أهم مزايا وقود الطيران المستدام في إمكانية استخدام الأنواع المعتمدة منه ممزوجة بالكيروسين التقليدي داخل الطائرات والمحركات الحالية، وفقًا للمواصفات الفنية ونسب المزج المسموح بها لكل نوع.

وتشير تقديرات واردة في المادة الأصلية إلى إمكانية مساهمة هذا الوقود في خفض الانبعاثات المرتبطة بالطيران بدرجة كبيرة بحلول 2050، لكن تحقيق ذلك يتطلب التوسع في الإنتاج وخفض التكلفة وضمان توافر المواد الخام وسلاسل الإمداد.

أقل من 1%.. تحدي الإنتاج يعرقل التوسع

رغم الإمكانات التي يوفرها وقود الطيران المستدام، فإن محدودية الإنتاج تمثل إحدى أبرز العقبات أمام انتشاره عالميًا. وتشير تقديرات قطاعية إلى أن إنتاجه لا يزال يمثل نسبة ضئيلة من إجمالي استهلاك وقود الطيران، تقل عن 1% وفق الرقم الوارد في المادة الأصلية.

ويحتاج توسيع استخدامه إلى استثمارات كبيرة في منشآت الإنتاج، وتأمين مصادر مستدامة للمواد الخام، وتطوير تقنيات التصنيع، فضلًا عن توفير سياسات وحوافز تدعم الطلب وتقلل الفجوة السعرية مع الوقود التقليدي.

وتواجه شركات الطيران معادلة اقتصادية صعبة؛ إذ إن التحول إلى وقود منخفض الانبعاثات قد يزيد تكاليف التشغيل في الأجل القصير، بينما يتطلب التوسع المستقبلي استثمارات طويلة الأجل وشراكات بين شركات الطيران ومصنعي الوقود والحكومات.

الكهرباء والطائرات الهجينة.. حلول لرحلات محددة

إلى جانب الهيدروجين ووقود الطيران المستدام، تعمل شركات ومؤسسات بحثية على تطوير الطائرات الكهربائية والهجينة، التي تجمع بين أنظمة الدفع الكهربائية ومحركات أخرى.

وتبدو هذه الحلول أكثر ملاءمة في الوقت الحالي للطائرات الصغيرة والرحلات القصيرة أو الإقليمية، بسبب القيود المرتبطة بوزن البطاريات وكثافة الطاقة اللازمة للرحلات الطويلة.

أما الطائرات التجارية الكبيرة، فتظل بحاجة إلى حلول قادرة على توفير الطاقة المطلوبة للطيران لمسافات طويلة مع المحافظة على الحمولة وكفاءة التشغيل. لذلك، يرجح أن يشهد القطاع مزيجًا من التقنيات بدلًا من الاعتماد على حل واحد لجميع أنواع الرحلات.

كيف يصل قطاع الطيران إلى الحياد الكربوني بحلول 2050؟

يتطلب الوصول إلى طيران منخفض الانبعاثات العمل على عدة مسارات متوازية، تشمل زيادة إنتاج وقود الطيران المستدام، وتحسين كفاءة المحركات والطائرات، وتطوير أساليب إدارة الحركة الجوية والمسارات، إلى جانب اختبار تقنيات الهيدروجين والكهرباء حيث تسمح الظروف الفنية والاقتصادية.

كما يعتمد حجم الخفض الفعلي للانبعاثات على سرعة نشر هذه التقنيات وتوافر التمويل والبنية التحتية، فضلًا عن السياسات المنظمة للقطاع. ويظل هدف الحياد الكربوني بحلول 2050 تحديًا يتطلب تنسيقًا دوليًا واستثمارات ممتدة عبر سلاسل القيمة المختلفة.

سباق التكنولوجيا يعيد تشكيل مستقبل السفر الجوي

لا يبدو أن مستقبل الطيران سيُحسم لمصلحة وقود واحد أو تقنية منفردة؛ فبين وقود الطيران المستدام الذي يمكن أن يستفيد منه الأسطول الحالي، والهيدروجين الذي قد يفتح المجال أمام تصاميم جديدة، والطائرات الكهربائية والهجينة للرحلات المناسبة، تتعدد مسارات التحول.

وستتحدد قدرة هذه البدائل على إعادة رسم خريطة السفر الجوي وفقًا لتكلفتها وتوافرها وكفاءتها ومدى خفضها للانبعاثات على امتداد دورة الحياة. أما التحدي الأكبر، فيتمثل في تحويل الابتكارات التقنية إلى حلول تجارية واسعة النطاق قادرة على دعم نمو الطيران العالمي مع تقليل أثره المناخي.