قام متظاهر خلايا الوقود الهيدروجيني التابع لشركة Universal Hydrogen برحلته الأولى إلى بحيرة موس بواشنطن الأسبوع الماضي. استغرقت الرحلة التجريبية 15 دقيقة ووصلت إلى ارتفاع 3500 قدم. تعتمد منصة الاختبار على Dash8-300، أكبر طائرة تعمل بخلايا وقود الهيدروجين في العالم.
أقلعت الطائرة، الملقبة بـ Lightning McClean، من مطار Grant County الدولي (KMWH) في الساعة 8:45 صباحًا يوم 2 مارس ووصلت إلى ارتفاع 3500 قدم بعد 15 دقيقة. الرحلة، المستندة إلى شهادة صلاحية الطيران الخاصة من إدارة الطيران الفيدرالية (FAA)، هي الأولى من رحلة تجريبية مدتها عامين ومن المتوقع أن تبلغ ذروتها في عام 2025. وتحتفظ الطائرة، التي تم تحويلها من طائرة إقليمية ATR 72، بمحرك توربيني أصلي واحد يعمل بالوقود الأحفوري. من أجل السلامة، بينما يتم تشغيل الباقي بالهيدروجين النقي.
وتهدف شركة Universal Hydrogen إلى أن تكون عمليات الطيران الإقليمية مدعومة بالكامل بخلايا وقود الهيدروجين بحلول عام 2025. وفي هذا الاختبار، ينبعث المحرك الذي يعمل بخلية وقود الهيدروجين النظيفة من الماء فقط ولا يلوث الغلاف الجوي. ولأنه اختبار أولي، فإن المحرك الآخر لا يزال يعمل بالوقود التقليدي. لذلك إذا نظرت إليها، هناك فرق كبير بين المحرك الأيسر والأيمن، حتى قطر الشفرات وعدد الشفرات. وفقًا لشركة Universal Hydrogren، فإن الطائرات التي تعمل بخلايا الوقود الهيدروجيني أكثر أمانًا وأرخص في التشغيل ولها تأثير ضئيل على البيئة. تعتبر خلايا وقود الهيدروجين الخاصة بها وحدات معيارية ويمكن تحميلها وتفريغها من خلال مرافق الشحن الموجودة بالمطار، لذلك يمكن للمطار تلبية احتياجات تجديد الطائرات التي تعمل بالطاقة الهيدروجينية دون تعديل. من الناحية النظرية، يمكن للطائرات الأكبر حجمًا أن تفعل الشيء نفسه، حيث من المتوقع أن يتم استخدام المحركات التوربينية المروحية التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين بحلول منتصف ثلاثينيات القرن الحالي.
في الواقع، يعتقد بول إريمينكو، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Universal Hydrogen، أنه سيتعين على الطائرات النفاثة أن تعمل بالهيدروجين النظيف بحلول منتصف ثلاثينيات القرن الحالي، وإلا فسيتعين على الصناعة خفض الرحلات الجوية لتحقيق أهداف الانبعاثات الإلزامية على مستوى الصناعة. وستكون النتيجة ارتفاعًا حادًا في أسعار التذاكر والنضال من أجل الحصول على التذكرة. ولذلك، فمن الملح تعزيز البحث والتطوير لطائرات الطاقة الجديدة. لكن هذه الرحلة الأولى توفر أيضًا بعض الأمل لهذه الصناعة.
نفذ المهمة أليكس كرول، وهو طيار اختبار سابق بالقوات الجوية الأمريكية وطيار الاختبار الرئيسي للشركة. وقال إنه في الجولة التجريبية الثانية، تمكن من الطيران بالكامل باستخدام مولدات خلايا الوقود الهيدروجيني، دون الاعتماد على محركات الوقود الأحفوري البدائية. وقال كرول: "تتمتع الطائرة المعدلة بأداء ممتاز في التعامل، وينتج نظام الطاقة بخلايا الوقود الهيدروجيني ضوضاء واهتزازات أقل بكثير من المحركات التوربينية التقليدية".
لدى شركة Universal Hydrogen العشرات من طلبات الركاب للطائرات الإقليمية التي تعمل بالهيدروجين، بما في ذلك شركة Connect Airlines، وهي شركة أمريكية. ووصف جون توماس، الرئيس التنفيذي للشركة، رحلة لايتنينج ماكلين بأنها "نقطة الصفر لإزالة الكربون من صناعة الطيران العالمية".
لماذا تعد الطائرات التي تعمل بالهيدروجين خيارًا لتقليل الكربون في الطيران؟
إن تغير المناخ يعرض النقل الجوي للخطر لعقود قادمة.
ينبعث من الطيران ما يعادل سدس كمية ثاني أكسيد الكربون التي تنبعث منها السيارات والشاحنات، وفقًا لمعهد الموارد العالمية، وهي مجموعة بحثية غير ربحية مقرها واشنطن. ومع ذلك، تحمل الطائرات عددًا أقل بكثير من الركاب يوميًا مقارنة بالسيارات والشاحنات.
وزادت أكبر أربع شركات طيران (الأمريكية، ويونايتد، ودلتا، والجنوبية الغربية) من استخدام وقود الطائرات بنسبة 15% بين عامي 2014 و2019. ومع ذلك، على الرغم من بدء إنتاج طائرات أكثر كفاءة ومنخفضة الكربون، فقد ظلت أعداد الركاب في ارتفاع. اتجاه هبوطي منذ عام 2019.
تلتزم شركات الطيران بأن تصبح محايدة للكربون بحلول منتصف القرن، وقد استثمر بعضها في الوقود المستدام للسماح للطيران بلعب دور نشط في تغير المناخ.
الوقود المستدام (SAFs) هو الوقود الحيوي المصنوع من زيت الطهي أو الدهون الحيوانية أو النفايات البلدية أو المواد الأولية الأخرى. ويمكن مزج الوقود مع أنواع الوقود التقليدية لتشغيل المحركات النفاثة، ويتم استخدامه بالفعل في الرحلات التجريبية وحتى في رحلات الركاب المجدولة. ومع ذلك، فإن الوقود المستدام مكلف، حيث يبلغ حوالي ثلاثة أضعاف وقود الطائرات التقليدية. ومع قيام المزيد من شركات الطيران بشراء واستخدام الوقود المستدام، سترتفع الأسعار أكثر. ويضغط المؤيدون من أجل تقديم حوافز مثل الإعفاءات الضريبية لتعزيز الإنتاج.
ويُنظر إلى الوقود المستدام على أنه وقود الجسر الذي يمكنه خفض انبعاثات الكربون حتى يتم تحقيق إنجازات أكبر مثل الطائرات التي تعمل بالكهرباء أو الهيدروجين. في الواقع، قد لا يتم استخدام هذه التقنيات على نطاق واسع في مجال الطيران لمدة 20 أو 30 عامًا أخرى.
تحاول الشركات تصميم وبناء الطائرات الكهربائية، ولكن معظمها عبارة عن طائرات صغيرة تشبه طائرات الهليكوبتر، تقلع وتهبط عموديًا ولا تحمل سوى عدد قليل من الركاب.
إن صنع طائرة كهربائية كبيرة قادرة على حمل 200 راكب - أي ما يعادل رحلة عادية متوسطة الحجم - سيتطلب بطاريات أكبر وأوقات طيران أطول. ووفقا لهذا المعيار، يجب أن تزن البطاريات حوالي 40 مرة وزن وقود الطائرات ليتم شحنها بالكامل. لكن الطائرات الكهربائية لن تكون ممكنة دون حدوث ثورة في تكنولوجيا البطاريات.
تعد الطاقة الهيدروجينية أداة فعالة لتحقيق انبعاثات منخفضة الكربون وتلعب دورًا لا غنى عنه في تحول الطاقة العالمي. الميزة الكبيرة للطاقة الهيدروجينية مقارنة بمصادر الطاقة المتجددة الأخرى هي أنه يمكن تخزينها على نطاق واسع عبر المواسم. ومن بينها، يعد الهيدروجين الأخضر الوسيلة الوحيدة لإزالة الكربون بشكل عميق في العديد من الصناعات، بما في ذلك المجالات الصناعية المتمثلة في صناعة البتروكيماويات والصلب والصناعات الكيماوية وصناعة النقل المتمثلة في الطيران. ووفقا للجنة الدولية للطاقة الهيدروجينية، من المتوقع أن يصل سوق الطاقة الهيدروجينية إلى 2.5 تريليون دولار بحلول عام 2050.
وقال دان رذرفورد، الباحث في مجال إزالة الكربون من السيارات والطائرات في المجلس الدولي للنقل النظيف، وهي مجموعة بيئية، لوكالة أسوشيتد برس: "الهيدروجين بحد ذاته وقود خفيف للغاية". "لكنك تحتاج إلى خزانات كبيرة لتخزين الهيدروجين، والخزان نفسه ثقيل للغاية."
وبالإضافة إلى ذلك، هناك عيوب وعقبات أمام تنفيذ وقود الهيدروجين. على سبيل المثال، ستكون هناك حاجة إلى بنية تحتية جديدة ضخمة ومكلفة في المطارات لتخزين غاز الهيدروجين المبرد إلى شكل سائل.
ومع ذلك، يظل رذرفورد متفائلاً بحذر بشأن الهيدروجين. ويعتقد فريقه أن الطائرات التي تعمل بالهيدروجين ستكون قادرة على السفر لمسافة حوالي 2100 ميل بحلول عام 2035.
وقت النشر: 16 مارس 2023