Viskas, ką reikia žinoti apie vandeniliu varomus orlaivius: tvarios aviacijos ateitis?

Iki 2050 m. verslo aviacija ir apskritai aviacija sieks, kad anglies dioksido išmetimai būtų neutralūs.

Siekiant pereiti prie tvarios aviacijos, šiuo metu ieškoma įvairių sprendimų, pavyzdžiui, naudojami SAF biodegalai arba elektriniai orlaiviai ir modeliai, tokie kaip ” Volocopter”, elektrinis orlaivis „Alice” arba ” CityAirBus”.

Tačiau nemažai orlaivių gamintojų kuria dar vieną alternatyvą – vandeniliu varomus orlaivius.

AEROAFFAIRES pristato šį alternatyvų nulinės taršos aviacijos sprendimą.

Kas yra vandenilis ir kaip jis naudojamas aviacijoje?

Aviacijos sektoriaus anglies dioksido išmetimo mažinimas yra orlaivių gamintojų tikslas iki 2050 m. Vandenilis yra ilgalaikis sprendimas, kuris šiuo metu yra tiriamas. Tačiau kas yra vandenilis? Kokie jo privalumai?

Vandenilis yra vienas iš 2 elementų, iš kurių susidaro vanduo. Jis taip pat yra lengviausias elementas Žemėje (periodinės lentelės dalis). Jo yra vandens telkiniuose, ežeruose, vandenynuose ir net atmosferoje.

Kaip jis veikia? Vandenilis sudeginamas variklio dujų turbinose degimo kamerose. Tada kuro elemento dėka išsiskyrusi energija paverčiama elektros energija, kuri maitina variklį.

Lėktuvo viduje vandenilis gali būti laikomas dujiniu arba skystu pavidalu -235 laipsnių temperatūroje. Kadangi jo tankis yra mažesnis nei dabartinio parafino, ateityje bus galima keisti orlaivių konstrukcijas.

Galiausiai, vandenilis neteršia aplinkos, nes jo išmetami teršalai yra tik vandens garai, todėl tai galimybė, kuria galime pasinaudoti ir iki 2050 m. pasiekti nulinę taršą.

Kuo skiriasi žaliasis, mėlynasis ir pilkasis vandenilis?

Norint įvertinti vandenilio poveikį aplinkai, labai svarbu suprasti skirtingas vandenilio rūšis. Ne visi jie gaminami vienodai:

• Pilkasis vandenilis
  • Gaminamas iš gamtinių dujų arba akmens anglių, taikant vadinamąjį garo reformingą.
  • Išmetama daug CO₂, todėl tai yra labiausiai teršianti forma.
• Mėlynasis vandenilis
  • Gaminamas tuo pačiu metodu kaip ir pilkasis, tačiau su išsiskiriančio CO₂ surinkimu ir saugojimu.
  • Mažiau taršus nei pilkasis, tačiau vis dar priklausomas nuo iškastinio kuro.
• Žaliasis vandenilis
  • Gaunamas iš vandens elektrolizės naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius (saulės, vėjo).
  • Neišskiria tiesioginių CO₂ teršalų, yra tikrai švarus ir tvarus.

Tik ekologiškas vandenilis iš tiesų atitinka tvarios aviacijos tikslus. Būtent į tokį vandenilį atsigręžia „Airbus” ir kiti pagrindiniai aviacijos sektoriaus dalyviai.

Vandeniliu varomi orlaiviai ir elektra varomi orlaiviai: kokie skirtumai?

Abiem technologijomis siekiama mažinti anglies dioksido išmetimą į atmosferą oro transporto sektoriuje, tačiau jos pagrįstos skirtingais principais ir naudojimo būdais. Pateikiame aiškų pagrindinių skirtumų palyginimą:

Vandeniliu varomi orlaiviai

• Naudoja vandenilį kaip energijos šaltinį (deginamą variklyje arba paverčiamą elektra naudojant kuro elementus).
• Skrenda vidutiniu ir ilgu nuotoliu, ypač tinka regioniniams ir būsimiems tolimiesiems skrydžiams.
• Degalai įkraunami pripildant bakus – tai greitesnis procesas nei akumuliatorių įkrovimas.
• Turi didesnę naudingąją apkrovą nei elektrinis, nes mažiau priklauso nuo degalų svorio.
• Skirta komerciniams skrydžiams, privatiems lėktuvams ir tarpregioniniams maršrutams.

Elektriniai orlaiviai

• Veikiamas įkraunamomis elektros baterijomis.
• Mažas arba vidutinis nuotolis, ribojamas baterijų energijos tankio.
• Reikalingas ilgas įkrovimo laikas, o tai riboja apsukų dažnumą.
• Turi ribotą naudingąją apkrovą dėl įmontuotų baterijų svorio.
• Daugiausia naudojamas lengviesiems orlaiviams, oro taksi arba trumpiems skrydžiams miesto viduje.
  

Paprastai tariant, vandeniliu varomi orlaiviai labiau tinka tolimiesiems skrydžiams ir komercinei plėtrai, o elektriniai orlaiviai šiuo metu skirti tik trumpojo nuotolio oro mobilumui.

Kokie yra dabartiniai vandeniliu varomų orlaivių privalumai ir apribojimai?

Privalumai

• Nulis tiesioginių išmetamųjų teršalų (tik vandens garai)
• Puikus masės energijos tankis
• Tinka regioniniams ir vidutinio nuotolio skrydžiams
• Suderinamumas su atsinaujinančios energijos gamyba

Dabartiniai apribojimai

Nepaisant vandeniliu varomų orlaivių potencialo, jie susiduria su didelėmis kliūtimis:

• Nėra arba yra ribota pasaulinė infrastruktūra: įrengta labai nedaug oro uostų.
• Sudėtingas kriogeninis saugojimas: skysto vandenilio temperatūra -253 °C.
• Sauga: vandenilis yra labai degus, todėl reikia labai griežtų standartų.
• Didelė kaina: specializuotos technologijos ir medžiagos vis dar brangios.
• Svoris ir tūris: rezervuarai užima daugiau vietos nei parafinas.
• Ribota ekologiška gamyba: didžioji dalis pasaulyje pagaminamo vandenilio vis dar yra „pilkasis”.

Vandeniliu varomi orlaiviai turi puikų ekologinį potencialą, tačiau vis dar reikia įveikti daug technologinių ir logistinių iššūkių.

Kurios šalys investuoja į vandeniliu varomą aviaciją?

Daugelio pasaulio šalių vyriausybės ir gamintojai daug investuoja į vandeniliu varomos aviacijos plėtrą. Čia pateikiamos pagrindinės iniciatyvos pagal šalis:

• 🇫🇷 Prancūzija
  • Airbus ZEROe programa
  • Vandenilinio privataus lėktuvo „Beyond Aero” kūrimas
  • Vyriausybės parama pagal nacionalinį vandenilio planą
• 🇩🇪 Vokietija
  • Dalyvavimas HY4 projekte
  • Lufthansa Technik investicijos
  • Glaudus technologinis bendradarbiavimas su „Airbus
• 🇺🇸 Jungtinės Amerikos Valstijos
  • Vandenilinių variklių projektai „Pratt & Whitney
  • Universal Hydrogen modulinių sprendimų diegimas
  • Dekarbonizuotos aviacijos moksliniai tyrimai bendrovėje „Boom Supersonic
• 🇯🇵 Japonija
  • Infrastruktūros plėtra per „Kawasaki Heavy Industries
  • Vyriausybės parengtas vandenilio naudojimo regioninėje aviacijoje planas
• 🇬🇧 Jungtinė Karalystė
  • „ZeroAvia” lyderystė mažų vandenilinių orlaivių srityje
  • Pažangūs „Rolls-Royce” moksliniai tyrimai
  • Regioninių mažos taršos projektų finansavimas
    

Europa, Jungtinės Valstijos ir Japonija šiuo metu yra pagrindinės vandenilio inovacijų varomosios jėgos pasaulinėje aviacijos ir kosmoso pramonėje.

Įvairūs vandeniliu varomų orlaivių ir privačių reaktyvinių lėktuvų projektai

Daugelis aviacijos pasaulio specialistų domisi šia alternatyva parafinui. Siekiant tvarios aviacijos tikslo, pamažu įgyvendinami įvairūs projektai.

Pavyzdžiui, neseniai bendrovės „GE Aviation” ir „Safran” suvienijo jėgas su „Airbus”, kad išbandytų vandeniliu varomą variklį.

O 2020 m. Tulūzoje įkurta aviacijos ir kosmoso bendrovė „Beyond Aerospace”, neseniai surinkusi lėšų, planuoja sukurti vandeniliu varomą privatų lėktuvą.

AEROAFFAIRES pristato kitus vandenilio projektus aeronautikos sektoriuje.

1. „Airbus” ir jos orlaivių programa „ZEROe

Šiuo metu „Airbus” bendradarbiauja su keliais variklių gamintojais, kad galėtų jais aprūpinti savo orlaivius. Tarp jų yra „Pratt & Whitney”, „CFM International”, „Safran” ir „General Electric”. Airbus palaipsniui pristato vandeniliu varomų orlaivių planus.

Visų pirma 3 skirtingos koncepcijos, vadinamos ZEROe, t. y. nulinės emisijos. Iki 2035 m. orlaivių gamintojas nori turėti visiškai vandeniliu varomus, CO2 neišmetančius orlaivius.

Šiuo metu „Airbus” atlieka A380 bandymus. Iki 2025 m. orlaivių gamintojas sukurs sistemą, kuri vandeniliu maitins vieną iš 4 orlaivio variklių.

Kol kas bandymų stende esančiame A380 įrengtas 5-asis variklis, kuris varomas vandeniliu. šalia orlaivio ir jo gale įrengtos 4 talpyklos, kuriose iš viso yra 400 kg vandenilio, kad į bandomąjį variklį būtų tiekiamas skystas vandenilis.

Pasak orlaivio gamintojo, įgyvendinant projektą bus „apibrėžtos vandenilinės varomosios sistemos specifikacijos, prižiūrimi skrydžio bandymai ir įrengtas bandymų stendas, kuriame bus galima išbandyti A380 vandenilinį variklį skrydžio fazėje”.

Kiti 4 varikliai, esantys po sparnais, vandenilinio variklio bandymų etapais ir toliau veiks įprastai.

Nuotrauka: „Airbus

2. „Pratt & Whitney” ir jos vandenilinis variklis

Amerikiečių variklių gamintoja jau kurį laiką žvalgosi į vandenilį. Tiesą sakant, „Pratt & Whitney” pirmą kartą apie galimybę sukurti vandeniliu varomą orlaivį užsiminė dar 1957 m. Ši amerikiečių bendrovė buvo viena pirmųjų, pradėjusi eksploatuoti šį sektorių ir išbandžiusi vandenilio teikiamas galimybes.

Iki šiol „Pratt & Whitney” atskleidė, kad kuria naują vandenilinį variklį, kuris ilgainiui bus skirtas orlaiviams ir privatiems reaktyviniams lėktuvams maitinti. Be to, ši aviacijos ir kosmoso bendrovė jau bendradarbiauja su orlaivių gamintojais, ypač „Airbus”.

Airbus tiekia apie 35 % variklių Airbus A320 Neo modeliui, taip pat visus variklius gamintojo A220 modeliui. Pratt & Whitney sumanė sukurti variklį, galintį naudoti skystą vandenilį vietoj iš pradžių naudoto parafino.

Žengus dar vieną žingsnį toliau, planuojama išgauti vandens garus, kurie degimo proceso metu susidaro iš vandenilio. „Nulinės emisijos” ateitis jau pakeliui!

3. Partnerystė siekiant oro uostus aprūpinti vandeniliu

Aeronautikos gigantai jau dabar vienijasi, kad pasiūlytų vandenilio įrenginius oro uostuose. Tai „Air Liquide”, „Airbus” ir „Vinci Airports”, kurios suvienijo jėgas, kad pereitų prie tvarios aviacijos.

Jos paskelbė dešimties metų planą, kaip padėti oro uostams ir kitiems objektams apsirūpinti vandeniliu. Pirmasis bandomasis oro uostas, kuris pasinaudos šia galimybe, yra Liono Sen Egziuperi oro uostas. 2023 m. jam bus įrengti vandenilio dujų paskirstymo punktai.

Iš pradžių vandenilis bus naudojamas antžeminei įrangai, pavyzdžiui, kilimo ir tūpimo tako transporto priemonėms ir aptarnavimo mašinoms, maitinti.

Vėliau, iki 2030 m., šie paskirstymo punktai bus naudojami orlaiviams tiekti skystą vandenilį.

AEROAFFAIRES: įsipareigojimas užtikrinti tvarią aviaciją

Nuo 1991 m. AEROAFFAIRES padeda savo klientams išsinuomoti privačius lėktuvus, siekdama aiškaus tikslo: suderinti komfortą, našumą ir įsipareigojimus aplinkosaugai.

• 100 % anglies dioksido kompensavimas kiekvieno skrydžio metu.
• Galimybė naudotis 20 000 orlaivių visame pasaulyje.
• pervežta daugiau nei 120 000 keleivių, o klientų pasitenkinimo įvertinimas – 4,9/5.

Norite sužinoti daugiau apie mūsų atsakingo oro transporto sprendimus arba užsisakyti skrydį? Susisiekite su mumis 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę, įskaitant savaitgalius ir švenčių dienas:

Prancūzija +33 (0)1 44 09 91 82 | JAV +1845 373 3456 | JK +44 84 4986 0547

Gaukitepasiūlymą internetu vos keliais paspaudimais.