Viss, kas jums jāzina par ūdeņraža lidmašīnām: ilgtspējīgas aviācijas nākotne?

Līdz 2050. gadam biznesa aviācija un aviācija kopumā centīsies kļūt oglekļa ziņā neitrāla.

Šajā virzībā uz ilgtspējīgu aviāciju tiek meklēti vairāki risinājumi, piemēram, SAF biodegvielas izmantošana vai elektriski lidaparāti un modeļi, piemēram, Volocopter, elektriskais lidaparāts Alice vai CityAirBus.

Tomēr vairāki gaisa kuģu ražotāji strādā pie vēl vienas alternatīvas – ar ūdeņradi darbināmiem gaisa kuģiem.

AEROAFFAIRES iepazīstina ar šo alternatīvo risinājumu bezemisiju aviācijai.

Kas ir ūdeņradis un kā to izmanto aviācijā?

Aviācijas nozares dekarbonizācija ir gaisa kuģu ražotāju mērķis līdz 2050. gadam. Ūdeņradis ir ilgtermiņa risinājums, kas pašlaik tiek pētīts. Bet kas ir ūdeņradis? Kādas ir tā priekšrocības?

Ūdeņradis ir viens no diviem elementiem, no kuriem veidojas ūdens. Tas ir arī visvieglākais elements uz Zemes (daļa no periodiskās sistēmas). Tas ir atrodams ūdenstilpēs, ezeros, okeānos un pat atmosfērā.

Kā tas darbojas? Ūdeņradis tiek sadedzināts dzinēja gāzes turbīnās sadegšanas kamerās. Pēc tam, pateicoties degvielas elementam, izdalītā enerģija tiek pārveidota par elektroenerģiju, kas darbina dzinēju.

Lidmašīnas iekšpusē ūdeņradi var uzglabāt gāzveida vai šķidrā veidā -235 grādu temperatūrā. Tā kā ūdeņradim ir mazāks blīvums nekā pašreizējam parafīnam, lidaparātu konstrukcijas nākotnē var pārveidot.

Visbeidzot, ūdeņradis nepadarot piesārņojumu, jo tā radītās emisijas ir tikai ūdens tvaiki, tāpēc tā ir iespēja, ko mēs varam izmantot, lai līdz 2050. gadam sasniegtu nulles emisijas.

Kādas ir atšķirības starp zaļo, zilo un pelēko ūdeņradi?

Izpratne par dažādiem ūdeņraža veidiem ir būtiska, lai novērtētu to ietekmi uz vidi. Tos visus neražo vienādi:

• Pelēkais ūdeņradis
  • Ražots no dabasgāzes vai akmeņoglēm tvaika riforminga procesā.
  • Izdala lielu daudzumu CO₂, tādējādi tas ir visvairāk piesārņojošais veids.
• Zilais ūdeņradis
  • Ražots, izmantojot to pašu metodi, ko pelēkais, bet ar izdalītā CO₂ uztveršanu un uzglabāšanu.
  • Mazāk piesārņojošs nekā pelēkais, bet joprojām atkarīgs no fosilā kurināmā.
• Zaļais ūdeņradis
  • Iegūts no ūdens elektrolīzes, izmantojot atjaunojamo enerģiju (saules, vēja).
  • Nerada tiešas CO₂ emisijas, ir patiesi tīrs un ilgtspējīgs.

Tikai “zaļais” ūdeņradis ir patiesi saderīgs ar ilgtspējīgas aviācijas mērķiem. Tieši uz šādu ūdeņradi pievēršas Airbus un citi lielākie aviācijas nozares dalībnieki.

Ar ūdeņradi darbināms lidaparāts un ar elektrību darbināms lidaparāts: kādas ir atšķirības?

Abu tehnoloģiju mērķis ir dekarbonizēt gaisa transportu, taču to pamatā ir atšķirīgi principi un izmantošanas veidi. Šeit ir sniegts skaidrs galveno atšķirību salīdzinājums:

Ar ūdeņradi darbināmas lidmašīnas

• Izmanto ūdeņradi kā enerģijas avotu (sadedzina dzinējā vai pārveido elektroenerģijā, izmantojot kurināmā elementu).
• Piedāvā vidēju līdz lielu darbības rādiusu, īpaši piemērots reģionālajiem un nākotnes tālsatiksmes lidojumiem.
• Degviela tiek uzpildīta, uzpildot tvertnes, kas ir ātrāks process nekā akumulatoru uzlāde.
• Ir lielāka kravnesība nekā elektriskajam lidaparātam, jo to mazāk ietekmē degvielas svars.
• Mērķauditorija ir komerciālie lidojumi, privātās lidmašīnas un starpreģionālie maršruti.

Elektriskie lidaparāti

• Ar uzlādējamām elektriskajām baterijām.
• Mazs līdz vidējs darbības rādiuss, ko ierobežo akumulatoru enerģijas blīvums.
• Nepieciešams ilgs uzlādes laiks, kas ierobežo rotāciju biežumu.
• Ierobežota lietderīgā kravnesība iebūvēto akumulatoru svara dēļ.
• Izmanto galvenokārt vieglajiem lidaparātiem, gaisa taksometriem vai īsiem iekšpilsētu lidojumiem.
  

Vienkāršoti runājot, ar ūdeņradi darbināmi gaisa kuģi ir labāk piemēroti tālsatiksmes lidojumiem un komerciālai izaugsmei, savukārt elektriskie gaisa kuģi pašlaik ir rezervēti tuvsatiksmes gaisa mobilitātei.

Kādas ir pašreizējās ar ūdeņradi darbināmu lidaparātu priekšrocības un ierobežojumi?

Priekšrocības

• Nulles tiešās emisijas (tikai ūdens tvaiks)
• Lielisks masas enerģijas blīvums
• Piemērots reģionāliem un vidēja attāluma lidojumiem
• Saderība ar atjaunojamo enerģijas avotu ražošanu

Pašreizējie ierobežojumi

Neraugoties uz ūdeņraža dzinēja potenciālu, ar ūdeņradi darbināms lidaparāts saskaras ar lieliem šķēršļiem:

• Nepastāv vai ir ierobežota globālā infrastruktūra: tikai dažas lidostas ir aprīkotas.
• Sarežģīta kriogēna uzglabāšana: -253°C šķidrajam ūdeņradim.
• Drošība: ūdeņradis ir ļoti viegli uzliesmojošs, tāpēc tam nepieciešami ļoti stingri standarti.
• Augstas izmaksas: specializētās tehnoloģijas un materiāli joprojām ir dārgi.
• Svars un tilpums: tvertnes aizņem vairāk vietas nekā parafīns.
• Ierobežota “zaļā” ražošana: lielākā daļa pasaulē saražotā ūdeņraža joprojām ir “pelēks”.

Ar ūdeņradi darbināmiem lidaparātiem ir lielisks ekoloģiskais potenciāls, taču joprojām ir daudz tehnoloģisku un loģistikas problēmu, kas jāpārvar.

Kuras valstis investē ar ūdeņradi darbināmā aviācijā?

Daudzu valstu valdības un ražotāji visā pasaulē veic lielus ieguldījumus ar ūdeņradi darbināmas aviācijas attīstībā. Šeit ir uzskaitītas galvenās iniciatīvas pa valstīm:

• 🇫🇷 Francija
  • Airbus ZEROe programma
  • Beyond Aero ūdeņraža privātās lidmašīnas izstrāde
  • Valdības atbalsts, izmantojot valsts ūdeņraža plānu
• 🇩🇪 Vācija
  • Dalība HY4 projektā
  • Lufthansa Technik ieguldījums
  • Cieša tehnoloģiskā sadarbība ar Airbus
• 🇺🇸 Amerikas Savienotās Valstis
  • Ūdeņraža dzinēju projekti Pratt & Whitney
  • Universal Hydrogen moduļu risinājumu ieviešana
  • Dekarbonizētas aviācijas pētniecība uzņēmumā Boom Supersonic
• 🇯🇵 Japāna
  • Infrastruktūras attīstība, izmantojot Kawasaki Heavy Industries
  • Valdības ceļvedis ūdeņraža izmantošanai reģionālajā aviācijā
• 🇬🇧 Apvienotā Karaliste
  • ZeroAvia līderpozīcijas mazo ūdeņraža lidaparātu jomā
  • Rolls-Royce veiktie progresīvie pētījumi
  • Finansējums reģionāliem projektiem ar zemu emisiju līmeni
    

Eiropa, Amerikas Savienotās Valstis un Japāna pašlaik ir galvenie ūdeņraža inovāciju virzītājspēki pasaules aviācijas un kosmosa nozarē.

Dažādi projekti ar ūdeņradi darbināmiem lidaparātiem un privātajām lidmašīnām

Daudzi aeronautikas nozares profesionāļi izskata šo alternatīvu parafīna izmantošanai. Ņemot vērā ilgtspējīgas aviācijas mērķi, pakāpeniski tiek īstenoti dažādi projekti.

Piemēram, nesen GE Aviation un Safran apvienoja spēkus ar Airbus, lai izmēģinātu ar ūdeņradi darbināmu dzinēju.

Savukārt Tulūzā bāzētais aviācijas un kosmosa uzņēmums Beyond Aerospace, kas dibināts 2020. gadā, pēc nesen piesaistītā finansējuma plāno izveidot ar ūdeņradi darbināmu privāto lidmašīnu.

AEROAFFAIRES iepazīstina ar citiem ūdeņraža projektiem aeronautikas nozarē.

1. Airbus un tā ZEROe lidmašīnu programma

Airbus pašlaik sadarbojas ar vairākiem dzinēju ražotājiem, lai ar tiem aprīkotu savus gaisa kuģus. To vidū ir Pratt & Whitney, CFM International, Safran un General Electric. Airbus pakāpeniski atklāj plānus par lidaparātu ar ūdeņraža dzinējiem.

Jo īpaši ar 3 dažādām koncepcijām, ko dēvē par ZEROe (nulles emisijas). Līdz 2035. gadam gaisa kuģu ražotājs vēlas, lai gaisā lidotu ar ūdeņradi darbināmi lidaparāti, kas neradītu CO2 emisijas.

Airbus pašlaik veic izmēģinājumus ar A380. Līdz 2025. gadam lidmašīnas ražotājs būs izveidojis sistēmu, kas ar ūdeņradi darbinās vienu no lidmašīnas 4 dzinējiem.

Pagaidām izmēģinājumu stendā esošais A380 ir aprīkots ar 5. dzinēju, kas darbojas ar ūdeņradi. lidmašīnas aizmugurē un tuvu lidmašīnai ir izvietotas 4 tvertnes ar kopējo 400 kg ūdeņraža daudzumu, lai testējamajam dzinējam piegādātu šķidro ūdeņradi.

Saskaņā ar lidaparāta ražotāja teikto projektā “tiks noteiktas ūdeņraža dzinēja specifikācijas, uzraudzīti lidojuma testi un nodrošināts izmēģinājumu stends A380 ūdeņraža dzinēja testēšanai kreisēšanas fāzē”.

Pārējie 4 dzinēji, kas atrodas zem spārniem, ūdeņraža dzinēja testa fāzēs turpinās darboties normāli.

Foto: Airbus

2. Pratt & Whitney un tā ūdeņraža dzinējs

Amerikāņu dzinēju ražotājs jau kādu laiku ir pievērsies ūdeņraža izmantošanai. Patiesībā Pratt & Whitney 1957. gadā pirmo reizi izvirzīja iespēju izveidot ar ūdeņradi darbināmu lidaparātu. Amerikāņu uzņēmums bija viens no pirmajiem, kas sāka izmantot šo nozari un izmēģināja ūdeņraža sniegtās iespējas.

Līdz šim Pratt & Whitney ir atklājis, ka tas strādā pie jauna ūdeņraža dzinēja, kas galu galā darbinās lidmašīnas un privātos reaktīvos lidaparātus. Turklāt šis aerokosmiskais uzņēmums jau strādā roku rokā ar lidaparātu ražotājiem, jo īpaši Airbus.

Airbus piegādā aptuveni 35 % dzinēju Airbus A320 Neo modelim, kā arī visus dzinējus ražotāja A220 modelim. Pratt & Whitney iecere ir radīt dzinēju, kas spēj izmantot šķidro ūdeņradi, lai aizstātu sākotnēji izmantoto parafīnu.

Lai spertu vēl vienu soli tālāk, uzņēmums plāno arī atgūt ūdens tvaiku, kas rodas no ūdeņraža sadegšanas procesā. “Bezemisiju” nākotne ir ceļā!

3. Partnerības, lai lidostās izmantotu ūdeņradi

Aeronautikas giganti jau apvienojas, lai lidostās piedāvātu ūdeņraža iekārtas. Tā ir Air Liquide, Airbus un Vinci Airports, kas apvieno spēkus, lai īstenotu pāreju uz ilgtspējīgu aviāciju.

Tās ir paziņojušas par desmit gadu plānu, lai palīdzētu lidostām un citiem objektiem tikt apgādātiem ar ūdeņradi. Pirmā izmēģinājuma lidosta, kas gūs labumu, ir Lionas-Saint Exupéry lidosta. Tā 2023. gadā saņems ūdeņraža gāzes sadales punktus.

Sākotnēji ūdeņradis tiks izmantots, lai darbinātu uz zemes esošās iekārtas, piemēram, skrejceļa transportlīdzekļus un apkalpošanas iekārtas.

Pēc tam, līdz 2030. gadam, šos sadales punktus izmantos gaisa kuģu apgādei ar šķidro ūdeņradi.

AEROAFFAIRES: apņēmusies veicināt ilgtspējīgu aviāciju

Kopš 1991. gada AEROAFFAIRES palīdz saviem klientiem īrēt privātās lidmašīnas ar skaidru mērķi – apvienot komfortu, veiktspēju un apņemšanos rūpēties par vidi.

• 100 % oglekļa emisiju kompensācija katram lidojumam.
• Piekļuve 20 000 lidmašīnu visā pasaulē.
• pārvadāti vairāk nekā 120 000 pasažieru ar klientu apmierinātības novērtējumu 4,9/5.

Vai vēlaties uzzināt vairāk par mūsu atbildīgajiem gaisa transporta risinājumiem vai rezervēt lidojumu? Sazinieties ar mums 24 stundas diennaktī, 7 dienas nedēļā, tostarp brīvdienās un svētku dienās:

Francija +33 (0)1 44 09 91 82 | ASV +1845 373 3456 | Apvienotā Karaliste +44 84 4986 0547

Saņemiettiešsaistes piedāvājumu ar dažiem klikšķiem.