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Authors
Abstract(s)
The discussion about the environmental impact caused by aviation has gained greater prominence due to the increased demand for this sector and, consequently, the increase in the
number of flights. Environmental concerns have stimulated the development of novel approaches to reduce pollutants and CO2 emissions. IATA presented the goals to globally reduce the amount of emissions produced by jet fuel consumption. In order to achieve these
goals, IATA proposes a strategy based on four pillars. The present work provides quantitative data to support decision making for the first pillar of IATA strategy, which is to improve
technology, including the deployment of sustainable lowcarbon fuels. Future aircraft technologies are identified through a literature review. Some of the most promising concepts
for a mediumterm application are natural laminar flow, new engine architecture, blended
wing body, strutbraced wing, boundary layer ingestion, doublebubble fuselage, and electric
propulsion. In this sense, the present work evaluates and quantifies the impact of introducing new aircraft technologies, as well as the introduction of Sustainable Aviation Fuels (SAF)
on the reductions of CO2 emissions. Therefore, two methodologies are used, a numerical
model (FSDM) to forecast fuel consumption and CO2 emissions from the global air transport
fleet. For the analysis of sustainable aviation fuel (SAF) an approach is developed that considers, besides the SAF production, the feedstocks and the production pathway. Four cases
and six scenarios are established to represent the technological improvements and to quantify the effects of new aircraft concepts and technologies on the future CO2 emissions. For
the analysis of SAF, four scenarios and two conditions are established to assess the different
production capacities and feedstocks. The combined effect of technologies with SAF is considered verifying if the goals proposed by IATA, namely, carbonneutral growth from 2020
and a reduction of 50% in net emissions by 2050 compared to 2005 levels, are achieved. The
assessment results reveal that the goals cannot be met only with the combined action of technologies and the use of alternative fuels. Carbonneutral growth is only reached when it is
considered the combined effect of technologies with the scenario where the amount of Sustainable Aviation Fuels introduced is higher (an increase of 15% annually between 2030 to
2050). However, this carbonneutral growth is only possible to start between 2038 to 2045,
depending on each scenario considered for technological improvements.
A discussão sobre o impacto ambiental causado pela aviação ganhou maior destaque devido ao aumento da procura deste setor e, consequentemente, ao aumento do número de voos. As preocupações ambientais estimularam o desenvolvimento de novas abordagens para reduzir os poluentes e as emissões de CO2 . A IATA apresentou as metas para reduzir globalmente a quantidade de emissões produzidas pelo consumo de combustível. Para atingir estes objetivos, a IATA propõe uma estratégia baseada em quatro pilares. O presente trabalho fornece dados quantitativos para apoiar a tomada de decisões para o primeiro pilar desta estratégia, que consiste em melhorar a tecnologia, incluindo a implementação de combustíveis alternativos sustentáveis. Futuras tecnologias para aeronaves são identificadas através de uma revisão da literatura. Alguns dos conceitos mais promissores para uma aplicação a médio prazo são escoamento laminar natural, nova arquitetura dos motores, aeronave de asa fixa sem uma linha divisória clara entre as asas e a fuselagem, asa reforçada, ingestão da camada limite, fuselagem de dupla cabine e propulsão elétrica. Neste sentido, o presente trabalho avalia e quantifica o impacto da introdução destas novas tecnologias, bem como a introdução de combustíveis sustentáveis para a aviação na redução das emissões de CO2 . Assim, são utilizadas duas metodologias, um modelo numérico (FSDM) para prever o consumo de combustível e emissões de CO2 para a frota global de transporte aéreo. Para a análise do combustível de aviação sustentável (SAF) é desenvolvida uma abordagem que considera, além da produção de SAF, as matériasprimas e o processo de produção. São estabelecidos quatro casos e seis cenários para representar as melhorias tecnológicas e quantificar os efeitos dos novos conceitos e tecnologias para as aeronaves nas futuras emissões de CO2 . Para a análise dos SAF são estabelecidos quatro cenários e duas condições para avaliar as diferentes capacidades de produção e matériasprimas. É considerado o efeito combinado das tecnologias com os SAF para verificar se os objetivos propostos pela IATA são alcançados, nomeadamente, um crescimento neutro em carbono a partir de 2020 e uma redução de 50% das emissões em 2050 em relação aos níveis registados em 2005. Os resultados da avaliação revelam que os objectivos não podem ser atingidos, apenas, com a ação combinada das tecnologias e a utilização de combustíveis alternativos. O crescimento neutro em carbono só é alcançado quando se considera o efeito combinado das tecnologias com o cenário em que a quantidade de combustível sustentável para a aviação introduzido é mais elevado (um aumento de 15% por ano entre 2030 e 2050). No entanto, este crescimento neutro em carbono só é possível começar entre 2038 e 2045, dependendo do cenário considerado para o progresso tecnológico.
A discussão sobre o impacto ambiental causado pela aviação ganhou maior destaque devido ao aumento da procura deste setor e, consequentemente, ao aumento do número de voos. As preocupações ambientais estimularam o desenvolvimento de novas abordagens para reduzir os poluentes e as emissões de CO2 . A IATA apresentou as metas para reduzir globalmente a quantidade de emissões produzidas pelo consumo de combustível. Para atingir estes objetivos, a IATA propõe uma estratégia baseada em quatro pilares. O presente trabalho fornece dados quantitativos para apoiar a tomada de decisões para o primeiro pilar desta estratégia, que consiste em melhorar a tecnologia, incluindo a implementação de combustíveis alternativos sustentáveis. Futuras tecnologias para aeronaves são identificadas através de uma revisão da literatura. Alguns dos conceitos mais promissores para uma aplicação a médio prazo são escoamento laminar natural, nova arquitetura dos motores, aeronave de asa fixa sem uma linha divisória clara entre as asas e a fuselagem, asa reforçada, ingestão da camada limite, fuselagem de dupla cabine e propulsão elétrica. Neste sentido, o presente trabalho avalia e quantifica o impacto da introdução destas novas tecnologias, bem como a introdução de combustíveis sustentáveis para a aviação na redução das emissões de CO2 . Assim, são utilizadas duas metodologias, um modelo numérico (FSDM) para prever o consumo de combustível e emissões de CO2 para a frota global de transporte aéreo. Para a análise do combustível de aviação sustentável (SAF) é desenvolvida uma abordagem que considera, além da produção de SAF, as matériasprimas e o processo de produção. São estabelecidos quatro casos e seis cenários para representar as melhorias tecnológicas e quantificar os efeitos dos novos conceitos e tecnologias para as aeronaves nas futuras emissões de CO2 . Para a análise dos SAF são estabelecidos quatro cenários e duas condições para avaliar as diferentes capacidades de produção e matériasprimas. É considerado o efeito combinado das tecnologias com os SAF para verificar se os objetivos propostos pela IATA são alcançados, nomeadamente, um crescimento neutro em carbono a partir de 2020 e uma redução de 50% das emissões em 2050 em relação aos níveis registados em 2005. Os resultados da avaliação revelam que os objectivos não podem ser atingidos, apenas, com a ação combinada das tecnologias e a utilização de combustíveis alternativos. O crescimento neutro em carbono só é alcançado quando se considera o efeito combinado das tecnologias com o cenário em que a quantidade de combustível sustentável para a aviação introduzido é mais elevado (um aumento de 15% por ano entre 2030 e 2050). No entanto, este crescimento neutro em carbono só é possível começar entre 2038 e 2045, dependendo do cenário considerado para o progresso tecnológico.
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Keywords
Aeronaves Aviação Cenários Emissões de Co2 Modelação Saf Tecnologias