Demonstrator wodorowych ogniw paliwowych firmy Universal Hydrogen odbył w zeszłym tygodniu swój dziewiczy lot do Moss Lake w stanie Waszyngton. Lot testowy trwał 15 minut i osiągnął wysokość 3500 stóp. Platforma testowa oparta jest na Dash8-300, największym na świecie samolocie napędzanym wodorowymi ogniwami paliwowymi.
Samolot, nazwany Lightning McClean, wystartował z międzynarodowego lotniska Grant County (KMWH) 2 marca o godzinie 8:45 i 15 minut później osiągnął wysokość przelotową 3500 stóp. Lot, oparty na specjalnym świadectwie zdatności do lotu FAA, jest pierwszym z dwuletniego lotu testowego, którego zakończenie przewidywane jest na rok 2025. W samolocie, który został przerobiony z regionalnego odrzutowca ATR 72, zachował się tylko jeden oryginalny silnik turbinowy na paliwo kopalne ze względów bezpieczeństwa, pozostałe zasilane są czystym wodorem.
Celem Universal Hydrogen do 2025 r. regionalne operacje lotnicze będą zasilane wyłącznie wodorowymi ogniwami paliwowymi. W tym teście silnik zasilany czystym wodorowym ogniwem paliwowym emituje wyłącznie wodę i nie zanieczyszcza atmosfery. Ponieważ są to testy wstępne, drugi silnik nadal pracuje na paliwie konwencjonalnym. Więc jeśli się temu przyjrzeć, widać dużą różnicę pomiędzy lewym i prawym silnikiem, nawet w średnicy i liczbie łopatek. Według Universal Hydrogren samoloty napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi są bezpieczniejsze, tańsze w eksploatacji i mają niewielki wpływ na środowisko. Ich wodorowe ogniwa paliwowe mają charakter modułowy i można je ładować i rozładowywać za pośrednictwem istniejących obiektów cargo na lotnisku, dzięki czemu lotnisko może bez modyfikacji zaspokajać potrzeby samolotów napędzanych wodorem w zakresie uzupełniania zapasów. Teoretycznie większe odrzutowce mogłyby zrobić to samo, a turbowentylatory zasilane wodorowymi ogniwami paliwowymi mają wejść do użytku do połowy lat trzydziestych XXI wieku.
Paul Eremenko, współzałożyciel i dyrektor generalny Universal Hydrogen, uważa, że do połowy lat 30. XXI wieku odrzutowce będą musiały być napędzane czystym wodorem, w przeciwnym razie branża będzie musiała ograniczyć loty, aby spełnić obowiązkowe cele w zakresie emisji dla całej branży. Rezultatem byłby gwałtowny wzrost cen biletów i walka o bilet. Dlatego pilnie należy promować badania i rozwój samolotów wykorzystujących nowe źródła energii. Ale ten pierwszy lot daje także pewną nadzieję dla branży.
Misję przeprowadził Alex Kroll, doświadczony były pilot testowy Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych i główny pilot testowy firmy. Powiedział, że podczas drugiej tury testowej był w stanie latać wyłącznie na generatorach wodorowych ogniw paliwowych, bez konieczności polegania na prymitywnych silnikach na paliwa kopalne. „Zmodyfikowany samolot charakteryzuje się doskonałymi właściwościami jezdnymi, a układ zasilania wodorowymi ogniwami paliwowymi wytwarza znacznie mniej hałasu i wibracji niż konwencjonalne silniki turbinowe” – powiedział Kroll.
Universal Hydrogen ma dziesiątki zamówień pasażerskich na regionalne odrzutowce napędzane wodorem, w tym amerykańska firma Connect Airlines. John Thomas, dyrektor generalny firmy, nazwał lot Lightninga McClaina „punktem zerowym dla dekarbonizacji światowego przemysłu lotniczego”.
Dlaczego samoloty napędzane wodorem są opcją redukcji emisji dwutlenku węgla w lotnictwie?
Zmiana klimatu zagraża transportowi powietrznemu na nadchodzące dziesięciolecia.
Według World Resources Institute, grupy badawczej non-profit z siedzibą w Waszyngtonie, lotnictwo emituje zaledwie jedną szóstą dwutlenku węgla w porównaniu z samochodami osobowymi i ciężarowymi. Jednak samoloty przewożą dziennie znacznie mniej pasażerów niż samochody osobowe i ciężarowe.
Cztery największe linie lotnicze (American, United, Delta i Southwest) zwiększyły zużycie paliwa do silników odrzutowych o 15 procent w latach 2014–2019. Jednak pomimo wprowadzenia do produkcji bardziej wydajnych i niskoemisyjnych samolotów liczba pasażerów wzrosła trend spadkowy trwający od 2019 roku.
Linie lotnicze zobowiązały się do osiągnięcia neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla do połowy stulecia, a niektóre zainwestowały w paliwa zrównoważone, aby umożliwić lotnictwu odgrywanie aktywnej roli w zmianie klimatu.
Paliwa zrównoważone (SAF) to biopaliwa produkowane z oleju spożywczego, tłuszczów zwierzęcych, odpadów komunalnych lub innych surowców. Paliwo to można mieszać z paliwami konwencjonalnymi do zasilania silników odrzutowych i jest już wykorzystywane w lotach testowych, a nawet podczas regularnych lotów pasażerskich. Jednakże zrównoważone paliwo jest drogie, około trzy razy droższe niż konwencjonalne paliwo do silników odrzutowych. W miarę jak coraz więcej linii lotniczych kupuje i wykorzystuje paliwa zrównoważone, ceny będą dalej rosły. Zwolennicy nalegają na wprowadzenie zachęt, takich jak ulgi podatkowe, w celu zwiększenia produkcji.
Zrównoważone paliwa są postrzegane jako paliwo pomostowe, które może obniżyć emisję dwutlenku węgla do czasu osiągnięcia bardziej znaczących przełomów, takich jak samoloty napędzane elektrycznie lub wodorem. Tak naprawdę technologie te mogą nie znaleźć szerokiego zastosowania w lotnictwie przez kolejne 20–30 lat.
Firmy próbują projektować i budować samoloty elektryczne, ale większość z nich to małe samoloty przypominające helikoptery, które startują i lądują pionowo i mieszczą tylko garstkę pasażerów.
Stworzenie dużego samolotu elektrycznego zdolnego pomieścić 200 pasażerów – co odpowiada standardowemu lotowi średniej wielkości – wymagałoby większych akumulatorów i dłuższego czasu lotu. Według tego standardu akumulatory musiałyby ważyć około 40 razy więcej niż paliwo do silników odrzutowych, aby mogły zostać w pełni naładowane. Ale samoloty elektryczne nie będą możliwe bez rewolucji w technologii akumulatorów.
Energia wodorowa jest skutecznym narzędziem do osiągnięcia niskiej emisji dwutlenku węgla i odgrywa niezastąpioną rolę w globalnej transformacji energetycznej. Istotną przewagą energii wodorowej nad innymi odnawialnymi źródłami energii jest to, że można ją magazynować na dużą skalę przez cały rok. Wśród nich zielony wodór jest jedynym sposobem na głęboką dekarbonizację w wielu gałęziach przemysłu, w tym w gałęziach przemysłu reprezentowanych przez petrochemię, hutnictwo, przemysł chemiczny i przemysł transportowy reprezentowany przez lotnictwo. Według Międzynarodowej Komisji ds. Energii Wodorowej oczekuje się, że do roku 2050 wartość rynku energii wodorowej osiągnie 2,5 biliona dolarów.
„Sam wodór jest bardzo lekkim paliwem” – powiedział Associated Press Dan Rutherford, badacz zajmujący się dekarbonizacją samochodów i samolotów w Międzynarodowej Radzie ds. Czystego Transportu, grupie zajmującej się ochroną środowiska. „Ale do przechowywania wodoru potrzebne są duże zbiorniki, a sam zbiornik jest bardzo ciężki”.
Ponadto istnieją wady i przeszkody we wdrażaniu paliwa wodorowego. Na przykład na lotniskach potrzebna byłaby masywna i kosztowna nowa infrastruktura do przechowywania wodoru schłodzonego do postaci ciekłej.
Mimo to Rutherford pozostaje ostrożnym optymistą w kwestii wodoru. Jego zespół wierzy, że do 2035 roku samoloty napędzane wodorem będą w stanie przelecieć około 3100 km.
Czas publikacji: 16 marca 2023 r