素材から運航までの技術の最適化による航空機のCO2排出量削減

株式会社IHI

概要

航空機の運航機数は、旅客需要の増加に伴い、2038 年末には現状の約2倍に増加すると言われている。一方、国際航空運送協会（IATA）は、航空機のCO2排出量を2050年までに2005年比50％削減を掲げている。
IHIグループは、航空エンジン部品の軽量化、航空機・航空エンジンの電動化、藻類バイオ燃料の開発、さらにはデジタルツインによる運航の最適化など、多角的なチャレンジで、IATA が掲げるCO2排出量削減目標の達成に貢献することを目指している。

説明

【到達目標】
国際航空運送協会（IATA）が掲げている航空機のCO2排出量を2050年に2005年比で50％削減に貢献する。

【取り組みと課題】
到達目標であるCO2排出量削減への貢献に向けての取り組みと克服すべき課題を示す。

1. 航空エンジンの高効率化，軽量化
航空エンジンには、その燃費性能を向上させるために、より軽量で、より高温に耐える素材を使った部品の適用が課題である。炭素繊維強化複合材（CFRP）についてはすでに大型構造部品に適用しているが、今後さらにこの新素材のメリットを最大限に活かせる大型回転部品のファンブレードへの適用に取り組んでいる。　
また、軽量・高耐熱性の新素材であるセラミックス基複合材料（CMC）については、素材メーカーや国内研究機関と共同で、一日も早い実用化を目指している。

2. 航空機・航空エンジンの電動化
航空機および航空エンジンの電動化は、燃費の改善にとどまらず、エネルギー供給のための複雑な油圧系統、空気圧系統、機械式機構が不要となり、設計自由度の向上、整備性の向上および重量軽減が可能となる。航空機の電動化を実現させるためには，大容量発電機を航空エンジンに搭載する方法が課題となる。航空エンジンの電動化を実現させるためには，冷却や燃料システムの成立性が課題となる。
I H I グループではそれらの課題解決に向けて、航空エンジン内蔵型電動機、自律分散空冷システム、電動燃料システム※1などの開発に取り組んでいる。
※1 電動モータにより、燃料流量を最適化することにより、効率を改善するシステム

3. 藻類バイオ燃料の開発
藻が増殖する際にCO2を吸収して体内で生産する油分を回収・精製した燃料を航空機用に使用することでCO2排出量の削減を目指す。
高速増殖型ボツリオコッカスの増殖に必要なエネルギー源として太陽光を利用し、屋外開放池での培養方法を開発した。実用化に向けての課題は燃料の国際認証やコスト低減などで、現在、ASTMの燃料認証取得や生産プロセスの改良を進めている。

4. デジタルツインによる運航の最適化
デジタルツインにより、航空機の運航データから航空エンジンの状態を適切に把握・予測し、より効果的なオペレーションや適切なメンテナンスが可能になる。航空機の適切なメンテナンスにより、燃料効率が回復しCO2排出量を削減することにつながる。