航空移動とそれに関連する炭素排出は、世界の排出量の2％以上を占めています。大きな数字に聞こえないかもしれませんが、もしそれが一つの国だとすれば、世界で10番目に大きな汚染国になるでしょう。2020年までに、世界の航空排出量は2005年の水準より70％増加すると予測されています。そして国際民間航空機関（ICAO）は、2050年までに排出量が300～700％増加する可能性があると予測しています。こうした予測に直面すれば、この傾向を逆転させるために何らかの対策が必要であることは明らかです。移動デザイナーとして、現在の航空機を強化してよりエネルギー効率を高めたり、さらには置き換えたりできる設計案をいくつか紹介したいと思います。また、航空移動の排出量を削減するために必要な代替設計への投資がなぜ今もなお十分に行われていないのかについても触れたいと思います。
今日では飛行機が長距離輸送の主要な手段ですが、多くの路線で飛行機に取って代わる可能性のある代替コンセプトがいくつか存在します。最も実現性の高い代替案は、陸上を走る超高速列車で、例えば磁気浮上式の「リニア」などがあります。これらは、ほぼ真空のトンネルによってさらに高速化される可能性があります。これにより、列車は速度において飛行機と競争し、地域内の都市中心部から都市中心部までの輸送能力において飛行機を上回ることができるようになるかもしれません。航空移動に代わる高速鉄道の建設と支援が前進する道ですが、高速列車のインフラが整備されている間にも、空を飛ぶ代替手段が数多く存在します。
代替案が離陸する
ヒンデンブルク号の爆発事故から80年が経ち、現代の技術により、長距離貨物輸送用のより速く安全な飛行船を製造できるようになりました。飛行船には、大規模な支援インフラを必要としないという大きな利点があり、そのため直接的な地点間の貨物輸送に適した選択肢となります。非常に短期間で、ほぼ排出ガスゼロにすることができます。
もう一つの「忘れられた」選択肢はエクラノプランです。ソ連時代に開発された、飛行機とホバークラフトを組み合わせた乗り物で、地面効果機とも呼ばれています。この乗り物は、翼と地表面との空気力学的な相互作用を利用して、水面などの平面のすぐ上を持続的に飛行できるように設計されています。エクラノプランのエネルギー消費量は、プロペラ機のおよそ半分です。ソ連製のルーン級エクラノプランは航続距離が2,000kmで、巡航速度は時速550kmに達する可能性があり、多くの路線で燃料効率の高い実行可能な代替手段となります。投資家たちはすでにここに可能性を見出しています。スタートアップ企業であるSea Wolf Expressは、今年ヘルシンキとタリンの間で商業エクラノプラン路線を開設する計画です。将来の大陸間移動におけるエクラノプランの可能性を軽視すべきではありません。
最近では、電動垂直離着陸機（eVTOL）の設計においても大きな進展が見られます。これらは主に単独乗車用に開発されてきましたが、将来的に炭素排出量を削減するためには、単独移動ではなく大量輸送こそが解決策となるでしょう。しかし、単独乗車型eVTOLの設計から学んだことは、複数の電動エンジンに均等にエネルギーを分配できるという点です。従来の化石燃料による推進方式と比べ、この技術によってエネルギーを最適かつ効率的に利用できる可能性は非常に大きいものです。その結果、ジェットエンジンのような集中的な電力使用とは異なり、電力は複数のエンジンへはるかに容易に分配できるため、複数プロペラ機が再び登場する可能性があります。これにより、ジャイロコプターのような他の忘れられた発明を再検討することも可能になります。
さらに、生物模倣を通じて、空気中で航空機の運動を妨げる空気力学的抵抗を低減するための研究を、さらに進める選択肢もあります。おそらく、設計を最適化する上で進化に勝る力はないでしょう。航空機メーカーのエアバスは、生物模倣の可能性をさらに探るためにデザイン部門を立ち上げました。アホウドリの大きな翼幅を参考にした実験が行われています。特殊な技術により、アホウドリは翼を羽ばたかせずに、何キロメートルも滑空できる位置に翼を固定することができます。
この研究を太陽光発電飛行機の可能性と組み合わせることもできます。日中に飛行機が雲の上を飛行するとき、太陽光エネルギーは無限に供給されます。今日の電動飛行機の課題は、容量、航続距離、バッテリーの大きさにあり、研究の方向性の一つとして、雲の上での長時間の巡航を太陽エネルギーで賄うことが考えられます。
電動機やハイブリッド機について言えば、解決策は開発されつつありますが、課題も少なくありません。イスラエルの企業Eviationは、パリ航空ショーで短距離用の9座席全電動航空機を発表しており、2023年までに運航を開始する予定です。ロールス・ロイスは中距離用ハイブリッドソリューションの開発に取り組んでいます。
排出量のジレンマ
上記の例は、現在の航空輸送に代わる選択肢の出現に関する二つの問題を浮き彫りにしています。一つ目は容量の問題です。電動の長距離大型旅客機は、航続距離の面でまだ長い道のりがあります。これらの飛行の容量を現在の化石燃料による飛行に近づけるためには、大規模な研究と資金配分が必要です。
そしてこれが二つ目のより大きな問題につながります。投資家は電動およびハイブリッドの研究開発に完全にはコミットすることに消極的です。主な理由は、航空移動からの排出量を削減するための拘束力があり包括的な国際協定が存在しないことです。
政治的には、主な問題は責任の所在をどう定めるかです。京都議定書およびパリ協定のいずれにおいても、航空輸送と関連する排出量は単一の国の炭素排出量に計上されないため、その国が排出量削減のための国際協定を遵守する方法を算定する際にも含まれません。例えば、ストックホルムとコペンハーゲンの間を飛行する飛行機からの排出量は、スウェーデンのものともデンマークのものとも計上されません。その結果、スウェーデン人もデンマーク人も、パリ協定を遵守するために国際航空輸送の排出量を削減する必要はないことになります。
国の排出削減目標の算定に航空移動を含めないのは愚かなことであり、これが排出量が増加している理由の一つです。解決策は地域的で、調整がなく、影響も小さい傾向があります。前述の二か国を例に挙げると、スウェーデンは航空移動に環境税を課していますが、デンマークでは課していません。その理由は政治的なもの以外に明確な理由が見当たりません。だからこそ、すべての国が遵守するよう、国際協定が必要なのです。
欧州連合には、EU排出量取引制度という制度があり、これにより連合は航空会社に対して割当量制度を通じて炭素の免罪符を購入することを義務付けています。しかし、この制度には二つの欠点があります。第一に、米国と中国の反対により、欧州経済領域内でしか適用されません。第二に、取引は市場メカニズムに基づいています。これは、政府による最も一般的で実績のある手段である税金を用いるのではなく、市場が問題を解決することを期待して設計されています。
世界共通の炭素税を推進する
多くのエコノミストは、前進する道は世界的な炭素税であると主張しています。これは、発生する汚染量、ひいては与えられる被害の大きさに応じて上昇する税です。製品や行動による汚染が多いほど、その価格は高くなるべきです。これにより、消費者はより環境に優しい選択肢を選ぶよう促されます。例えば、該当する場合は列車を選ぶ方が安くなるためです。また、排出者はより環境に優しい代替案を模索せざるを得なくなり、投資家もその方向に目を向けるようになります。
航空移動に対する世界的な炭素税は、混雑の少ない市場での起業的な解決策も促進するでしょう。ケニアの人々がモバイルマネーのソリューションで世界の他の地域を飛び越えた事例を考えてみてください。アフリカ大陸内の地域間航空交通は、現時点では比較的少ないのです。アフリカ連合のオープンスカイ・イニシアチブ
と炭素税を組み合わせれば、アフリカ大陸が交通革命の先頭に立つかもしれません。炭素税による収入は、グリーン技術の研究と、気候変動の影響を最も強く受け、歴史的に排出量がはるかに少なかった途上国への補償とに分配することができます。
しかし、機能する炭素税を実現するには、世界的な合意、コミットメント、そして制裁の可能性が必要です。この任務に適した国際機関は明らかに国連の専門機関である国際民間航空機関（ICAO）です。すでにICAOを通じて協定を策定するための措置が講じられていますが、野心とコミットメントの欠如のためにプロジェクトは困難に直面しています。目標は排出量を削減するのではなく、増加を抑えるために設計されています。しかし、ICAOは世界の航空交通管理や航空機の技術基準の定義に積極的に関与しているため、航空機の航続距離や排出データの監視を担う機関としても明白な選択肢です。したがって、遅かれ早かれ、国内線と国際線を含むすべての航空移動に炭素税を課すための国際協定を締結する必要があり、ICAOには税の監視と徴収に必要な資源が与えられるべきです。炭素税は、短期的にはより効率的な化石燃料の選択に明確な影響を与えるでしょう。
議論に燃料を注ぐ
エネルギー削減の観点では、将来的な選択肢として電気燃料（電力由来燃料）があります。これは、現在の化石燃料の合成代替品です。これらの燃料は、水素とCO2由来の炭素を組み合わせることで製造できます。追加の再生可能電力で水素を製造し、適切なCO2源（理想的には大気からの回収）を使用すれば、これらの燃料はほぼゼロ排出に近づき、炭素循環型となり得ます。しかし、これを実現するまでにはまだ長い道のりがあり、炭素税によって得られる資金は、これらの燃料の開発に関する研究に充てることができます。
バイオ燃料も選択肢の一つですが、その製造プロセスには特に注意を払う必要があります。今日、多くのバイオ燃料は「グリーン」な代替手段と見なされていますが、これは通常、間接的な土地利用の変化が考慮されていない場合に限られます。バイオ燃料の生産に使われる農地は、環境に優しい農業や炭素を貯蔵する森林に置き換えることができます。例えば、サトウキビから生産されるブラジルのエタノールが挙げられます。化石燃料に対する非常に効率的な代替手段ではあるものの、その代償としてアマゾンの熱帯雨林が犠牲になっています。そのため、バイオ燃料を燃料の代替手段として検討する場合、厳格な規制と適切な定義が最低限必要です。バイオ燃料の利用や支援は、適切な土地利用の認証がある場合にのみ検討されるべきです。
国際航空移動の将来は、国際的な意思決定者のコミュニティが適切な選択肢を選べるかどうかにかかっています。これらの選択肢には、炭素税や、航空排出量削減を支える政治的枠組みが整備されているという保証が含まれます。こうした保証があれば、長らく忘れられていた航空機設計が再検討され、現在の設計が強化され、新たな解決策が浮上するでしょう。
