Myten om nye miljøvennlige fly

Luftfartens representanter hevder ofte at nye fly er miljøvennlige. De forteller at drivstoffforbruket per setekilometer har blitt sterkt redusert etter hvert som nye flymodeller har blitt introdusert, noe som isolert sett er riktig. Men det er mye som de ikke forteller. Veksten i flyreiser har vært enorm siden jetflyene ble introdusert omkring 1960, og de årlige utslippene er nesten tidoblet siden da. Jetflyene flyr vesentlig høyere enn propellflyene som de avløste, og utslipp i stor høyde er spesielt skadelige for miljøet. Når vi tar med dette ser vi at luftfarten har blitt et stort miljøproblem, og at selv de nyeste langdistanse jetflyene gir større klimabelastning målt per passasjerkilometer enn propellflyene som de avløste for snart 60 år siden.


Figur 1 viser hvordan direkte CO₂ utslipp per setekilometer fra langdistansefly har utviklet seg siden 1950-tallet. En reise med langdistansefly er vanligvis en reise mellom kontinenter. De direkte CO₂ utslippene er proporsjonale med drivstofforbruket, så figuren viser også utviklingen i drivstofforbruk per setekilometer.

Jetflyene er vist med firkanter i Figur 1. Den heltrukne kurven er regresjonskurven for jetflyene, dvs. kurven som 'best mulig' passer med firkantene. Den har falt mye siden jetflyene ble introdusert.  Det er denne utviklingen luftfartens representanter liker å vise.

Figur 1 viser også uheldige sider ved utviklingen som luftfarten ikke snakker så mye om. Luftfarten snakker heller ikke om at utslipp i stor høyde er spesielt skadelige for miljøet. Dette blogginnlegget vil konsentrere seg om de uheldige og skadelige sidene ved utviklingen.

Figur 1: CO₂ utslipp per setekilometer fra langdistansefly plottet som en funksjon av når flyene ble tatt i bruk. Den heltrukne kurven er en regresjonslinje som er en 'best fit' til utslippene fra jetflyene. Energiforbruket per setekilometer er hentet fra figur 2 i artikkelen Are technology myths stalling aviation climate policy? Energiforbruket i MJ er konvertert til gram CO₂ utslipp ved å benytte konverteringsfaktoren 75 gram CO₂ utslipp per MJ fra flybensin.

Propellflyene som ble introdusert på slutten av 1950-tallet, er vist med sirkler i Figur 1. De brukte lite drivstoff per setekilometer. Det var først omkring 1990 at jetflyene kom ned på det nivået. Sammenlignet med propellflyene fra 1950-tallet har forbedringen i langdistanseflyenes drivstofforbruk vært beskjeden.

Figuren viser at forbedringen i jetflyenes drivstofforbruk har flatet ut. Vi kan ikke forvente store forbedringer i de neste tiårene. Regresjonskurven i Figur 1 er typisk for introduksjon av ny teknologi, i vårt tilfelle langdistanse jetfly. Forbedringene er størst i starten, men blir mindre etter hvert som teknologien blir moden.

Figur 2 viser CO₂ utslipp per setekilometer, akkurat som Figur 1 gjør. I tillegg viser den med rød kurve hvordan de årlige utslippene fra luftfarten er tidoblet siden slutten av 1950-tallet. For naturen og klimaet er det den røde kurven som er viktig. For flyselskapenes fortjeneste og konkurransekraft er det den blå kurven som betyr noe. I miljø- og klimadiskusjoner hevder mange at ny teknologi får ned utslippene. Den røde kurven i Figur 2 viser at det definitivt ikke har skjedd for luftfarten.

Figur 2: De blå punktene og den blå regresjonskurven er forklart i  den forrige figuren. Den røde kurven viser hvordan de årlige utslippene fra luftfarten har økt siden 1950-tallet. Data for den røde kurven er hentet fra Aviation and global climate change in the 21st century for årene frem til 2004, og fra IEA statistikk for årene 20005 til 2015. Disse to kildene oppgir drivstofforbruk i vekt drivstoff, og jeg har konvertert til vekt CO₂ for å være mer kompatibel med den venstre blå aksen. Jeg har brukt konverteringsfaktoren 3,2 kg CO₂ per kg flybensin.

Eksosen fra flymotorer inneholder bl.a. karbondioksid CO₂, vanndamp og nitrogenoksid NOx. CO₂  er en drivhusgass som blander seg godt i atmosfæren, og CO₂-utslipp i stor høyde påvirker derfor klimaet like mye som tilsvarende utslipp ved bakken. Vanndampen kan i stor høyde kondensere på partikler i avgassene og danne kondensstriper, som igjen kan utvikle seg til fjærskyer. I stor høyde er begge varmende. NOx kan både føre til dannelse av ozon og til nedbrytning av metan. Ozon i stor høyde er varmende, og nedbrytning av metan er kjølende. Summen av tilleggseffektene forårsaket av vanndamp og NOx er i stor høyde varmende. De kommer i tillegg til drivhuseffekten av CO₂.

Det er vitenskapelig usikkerhet omkring størrelsen på tilleggseffektene forårsaket av vanndamp og NOx utslippene i stor høyde. Sammenlignet med effekten av CO₂ er tilleggseffektene kortvarige, men de er sterke sålenge de virker. Det er et verdivalg å bestemme hvor stor vekt vi skal legge på kortvarige effekter i forhold til langvarige effekter. Både luftfartens representanter og offisielle utslippsstatistikker unngår disse problemstillingene ved å ignorere tilleggseffektene. Det er ikke holdbart.

Det forrige innlegget på bloggen, Utslipp fra fly i stor høyde er spesielt skadelige, inneholder detaljer om tilleggseffektene og linker til mange referanser som jeg har brukt. Konklusjonen der er at de må tas hensyn til for jetflyene som flyr høyt, men ikke for propellflyene som flyr lavt. Tilleggseffektene blir tatt hensyn til ved å multiplisere de direkte CO₂ utslippene fra en flyreise med en faktor som kalles EWF, Emission Weighting Factor. Produktet angir CO₂ mengden som måtte ha blitt sluppet ut på bakkenivå for å gi det samme bidraget til global oppvarming som flyreisen gjorde. Basert på referansene i det forrige innlegget konkluderte jeg der med å bruke EWF lik 3 i stor høyde og lik 1 i lav høyde. Den konklusjon brukes også i innlegget som du leser nå.

I litteraturen er det enighet om at de direkte CO₂ utslippene i stor høyde må multipliseres med en faktor større enn 1 for å angi klimabidraget. Men det diskuteres om det er korrekt å kalle produktet CO₂ ekvivalenter. I Figur 3 må jeg av plasshensyn gi produktet et navn og en forkortelse. Jeg har derfor valgt å kalle produktet CO₂ ekvivalenter med forkortelse CO_2e.

Jetflyene brenner noe av drivstoffet i lavere høyde, og deres direkte CO₂ utslipp er derfor multiplisert med 2.9, dvs. med en faktor litt mindre enn EWF, før de plottes i Figur 3. Figur 3 viser utslipp av CO₂ ekvivalenter per setekilometer, akkurat som Figur 1 viser direkte utslipp av CO₂.

Figur 3: Utslipp av CO₂ ekvivalenter per setekilometer som funksjon av når flytyper ble tatt i bruk. Jetflyenes direkte CO₂ utslipp i stor høyde er multiplisert med Emission Weighting Factor (EWF) satt lik 3 for å ta med tilleggseffektene av utslipp i stor høyde. Propellflyene flyr vesentlig lavere og har derfor ikke disse tilleggseffektene.

Figur 3 viser at jetflyene som ble tatt i bruk på 2010-tallet, har større utslipp av CO₂ ekvivalenter per setekilometer enn propellflyene fra 1950-tallet hadde. Det kan diskuteres hvor store tilleggseffektene er. Men selv veldig lave anslag med en lang tidshorisont viser at dagens moderne jetfly er verre for klimaet per setekilometer enn de gamle propellflyene var. Spørsmålet er hvor mye verre.