Всичко, което трябва да знаете за самолетите, задвижвани с водород: бъдещето на устойчивата авиация?

До 2050 г. бизнес авиацията, както и авиацията като цяло, ще се стреми да бъде въглеродно неутрална.

Като част от този преход към устойчива авиация се разработват редица решения, като например използването на биогорива SAF или електрически самолети и модели като Volocopter, електрическия самолет Alice или CityAirBus.

Редица производители на въздухоплавателни средства обаче работят върху друга алтернатива: въздухоплавателни средства, задвижвани с водород.

AEROAFFAIRES представя това алтернативно решение за авиация с нулеви емисии.

Какво представлява водородът и как се използва в авиацията?

Декарбонизацията на авиационния сектор е цел на производителите на въздухоплавателни средства в периода до 2050 г. Водородът е дългосрочно решение, което в момента се проучва. Но какво представлява водородът? Какви са неговите предимства?

Водородът е един от двата елемента, които образуват водата. Той е и най-лекият елемент на Земята (част от периодичната таблица). Намира се във водните басейни, езерата, океаните и дори в атмосферата.

Как работи? Водородът се изгаря в газовите турбини на двигателя в горивните камери. След това, благодарение на горивна клетка, освободената енергия се трансформира в електрическа, която захранва двигателя.

Вътре в самолета водородът може да се съхранява в газообразна или течна форма при температура -235 градуса. Тъй като той има по-ниска плътност от сегашния парафин, в бъдеще могат да се модифицират конструкциите на самолетите.

И накрая, водородът не замърсява околната среда, тъй като емисиите, които отделя, не са нищо повече от водни пари, така че това е възможност, от която можем да се възползваме, за да постигнем нулеви емисии до 2050 г.

Какви са разликите между зеления, синия и сивия водород?

Разбирането на различните видове водород е от съществено значение за оценката на тяхното въздействие върху околната среда. Всички те не се произвеждат по един и същи начин:

• Сивият водород
  • Произвежда се от природен газ или въглища чрез процес, наречен парен реформинг.
  • Изпуска голямо количество CO₂, което го прави най-замърсяващата форма.
• Син водород
  • Произвежда се по същия метод като сивия, но с улавяне и съхранение на отделяния CO₂.
  • По-малко замърсяващ от сивия, но все още зависим от изкопаеми горива.
• Зелен водород
  • Получава се от електролизата на вода, като се използват възобновяеми енергийни източници (слънце, вятър).
  • Не генерира директни емисии на CO₂, наистина чист и устойчив.

Само зеленият водород е наистина съвместим с целите на устойчивата авиация. Именно към този вид се обръщат Airbus и други големи играчи в авиационния сектор.

Самолети, задвижвани с водород, срещу електрически самолети: какви са разликите?

И двете технологии са насочени към декарбонизация на въздушния транспорт, но се основават на различни принципи и приложения. Ето едно ясно сравнение на основните различия:

Задвижвани с водород самолети

• Използва водород като източник на енергия (изгарян в двигател или преобразуван в електричество чрез горивна клетка).
• Предлага среден до голям пробег, особено подходящ за регионални и бъдещи полети на дълги разстояния.
• Горивото се зарежда чрез пълнене на резервоарите, което е по-бърз процес от зареждането на батериите.
• Има по-голям полезен товар от електрическия, тъй като теглото на горивото се отразява по-слабо.
• Насочен към търговски полети, частни самолети и междурегионални маршрути.

Електрически самолети

• Задвижва се от презареждащи се електрически батерии.
• Нисък до среден пробег, ограничен от енергийната плътност на батериите.
• Изисква дълго време за презареждане, което ограничава честотата на ротациите.
• Има ограничен полезен товар поради теглото на бордовите батерии.
• Използва се главно за леки самолети, въздушни таксита или кратки вътрешноградски полети.
  

Казано на прост език, самолетите, задвижвани с водород, са по-подходящи за полети на дълги разстояния и за развитие на търговската дейност, докато електрическите самолети понастоящем са запазени за въздушна мобилност на къси разстояния.

Какви са настоящите предимства и ограничения на самолетите, задвижвани с водород?

Предимства

• Нулеви преки емисии (само водна пара)
• Отлична плътност на масовата енергия
• Подходящ за регионални и средни полети
• Съвместимост с производството на енергия от възобновяеми източници

Настоящи ограничения

Въпреки своя потенциал, самолетът, задвижван с водород, е изправен пред сериозни препятствия:

• Несъществуваща или ограничена глобална инфраструктура: много малко летища са оборудвани.
• Сложни условия за криогенно съхранение: -253°C за течен водород.
• Безопасност: водородът е силно запалим, което изисква много строги стандарти.
• Висока цена: специализираните технологии и материали са все още скъпи.
• Тегло и обем: резервоарите заемат повече място от парафина.
• Ограничено екологично производство: по-голямата част от водорода в света все още е „сив“.

Самолетите, задвижвани с водород, имат отличен екологичен потенциал, но все още има много технологични и логистични предизвикателства, които трябва да бъдат преодолени.

Кои държави инвестират в авиация, задвижвана с водород?

Много правителства и производители по света инвестират значителни средства в развитието на авиацията, задвижвана с водород. Тук са представени основните инициативи по държави:

• 🇫🇷 Франция
  • Програма Airbus ZEROe
  • Разработване на частен водороден самолет Beyond Aero
  • Правителствена подкрепа чрез националния план за водорода
• 🇩🇪 Германия
  • Участие в проекта HY4
  • Инвестиция от Lufthansa Technik
  • Тясно технологично сътрудничество с Airbus
• 🇺🇸 Съединени щати
  • Проекти за водородни двигатели в Pratt & Whitney
  • Внедряване на модулни решения от Universal Hydrogen
  • Изследвания в областта на декарбонизираната авиация в Boom Supersonic
• 🇯🇵 Япония
  • Развитие на инфраструктурата чрез Kawasaki Heavy Industries
  • Правителствена пътна карта за водород в регионалната авиация
• 🇬🇧 Обединено кралство
  • Лидерството на ZeroAvia в областта на малките водородни самолети
  • Усъвършенствани изследвания в Rolls-Royce
  • Финансиране на регионални проекти за ниски емисии
    

Понастоящем Европа, САЩ и Япония са основните двигатели на водородните иновации в световната аерокосмическа индустрия.

Различните проекти за самолети и частни самолети, задвижвани с водород

Много специалисти в света на въздухоплаването разглеждат тази алтернатива на използването на парафин. С оглед на целта за устойчиво развитие на авиацията постепенно се реализират различни проекти.

Наскоро например GE Aviation и Safran обединиха усилията си с Airbus, за да изпробват двигател, задвижван с водород.

А Beyond Aerospace, авиокосмическа компания от Тулуза, основана през 2020 г., планира да създаде частен самолет, задвижван с водород, след като наскоро набра средства.

AEROAFFAIRES представя други проекти за водород в сектора на аеронавтиката.

1. Airbus и неговата програма за самолети ZEROe

Понастоящем Airbus работи с няколко производители на двигатели, с които да оборудва своите самолети. Сред тях са Pratt & Whitney, CFM International, Safran и General Electric. Airbus постепенно разкрива плановете си за самолети, задвижвани с водород.

В частност, със своите 3 различни концепции, наречени ZEROe, за нулеви емисии. До 2035 г. производителят на самолети иска да има във въздуха самолети с изцяло водородно задвижване и неутрални емисии на CO2.

Понастоящем Airbus е във фаза на изпитване на A380. До 2025 г. производителят на самолети ще създаде система за захранване на един от 4-те двигателя на самолета с водород.

За момента A380 на тестовия стенд е оборудван с 5-и двигател, който работи с водород. в близост до и в задната част на самолета са разположени 4 резервоара с общо 400 kg водород, които доставят течен водород на изпитвания двигател.

Според производителя на самолета проектът ще „определи спецификациите на водородната задвижваща система, ще контролира летателните изпитания и ще предостави на А380 изпитателен стенд за тестване на водородния двигател в крейсерска фаза“.

Другите 4 двигателя, разположени под крилата, ще продължат да работят нормално по време на фазите на изпитване на водородния двигател.

Снимка: Airbus

2. Pratt & Whitney и неговият водороден двигател

Американският производител на двигатели от известно време разглежда водородната технология. Всъщност Pratt & Whitney за първи път повдига въпроса за възможността за създаване на самолети с водородно задвижване още през 1957 г. Американската компания е една от първите, които започват да използват този сектор и да тестват възможностите, които предлага водородът.

Към днешна дата Pratt & Whitney разкри, че работи по нов водороден двигател, който евентуално ще задвижва самолети и частни джетове. Нещо повече, авиокосмическата компания вече работи ръка за ръка с производителите на самолети, по-специално с Airbus.

Airbus доставя около 35% от двигателите за модела Airbus A320 Neo, както и всички двигатели за модела A220 на производителя. Идеята на Pratt & Whitney е да създаде двигател, който да може да използва течен водород, за да замени първоначално използвания парафин.

За да направи още една крачка напред, компанията планира да оползотворява и водната пара, която се образува от водорода по време на процеса на горене. Бъдещето на „нулевите емисии“ е на път!

3. Партньорства за оборудване на летищата с водород

Авиационните гиганти вече се обединяват, за да предложат водородни инсталации на летищата. Такъв е случаят с Air Liquide, Airbus и Vinci Airports, които обединяват усилията си, за да осъществят прехода към устойчива авиация.

Те обявиха десетгодишен план за подпомагане на снабдяването на летищата и други съоръжения с водород. Първото пилотно летище, което ще се възползва, е Лион-Сент Екзюпери. През 2023 г. то ще получи пунктове за разпределение на водороден газ.

Първоначално водородът ще се използва за захранване на наземно оборудване, като например превозни средства на пистата и машини за обработка.

След това, до 2030 г., тези разпределителни пунктове ще се използват за снабдяване на въздухоплавателните средства с течен водород.

AEROAFFAIRES: ангажимент за устойчиво развитие на въздухоплаването

От 1991 г. насам AEROAFFAIRES помага на своите клиенти да наемат частни самолети с ясна амбиция: да съчетаят комфорт, ефективност и ангажираност към околната среда.

• 100% компенсиране на въглеродните емисии за всеки полет.
• Достъп до 20 000 самолета по целия свят.
• над 120 000 превозени пътници с оценка на удовлетвореността на клиентите от 4,9/5.

Искате ли да научите повече за нашите решения за отговорен въздушен транспорт или да резервирате полет? Свържете се с нас 24 часа в денонощието, 7 дни в седмицата, включително през почивните дни и официалните празници:

Франция +33 (0)1 44 09 91 82 | САЩ +1845 373 3456 | Великобритания +44 84 4986 0547

Получетеонлайн оферта само с няколко кликвания.