Демонстратор водородных топливных элементов компании Universal Hydrogen совершил свой первый полет на прошлой неделе в Мосс-Лейк, штат Вашингтон. Испытательный полет длился 15 минут и достиг высоты 3500 футов. Испытательная платформа основана на Dash8-300, крупнейшем в мире самолете на водородных топливных элементах.
Самолет по прозвищу Молния МакКлин вылетел из международного аэропорта округа Грант (KMWH) в 8:45 утра 2 марта и через 15 минут достиг крейсерской высоты 3500 футов. Этот полет, основанный на специальном сертификате летной годности ФАУ, является первым в двухлетнем испытательном полете, который, как ожидается, завершится в 2025 году. Самолет, переоборудованный из регионального самолета ATR 72, сохранил только один оригинальный газотурбинный двигатель, работающий на ископаемом топливе. в целях безопасности, а остальные работают на чистом водороде.
Universal Hydrogen стремится к 2025 году обеспечить выполнение региональных полетов полностью на водородных топливных элементах. В этом тесте двигатель, работающий на экологически чистом водородном топливном элементе, выделяет только воду и не загрязняет атмосферу. Поскольку это предварительные испытания, второй двигатель все еще работает на обычном топливе. Итак, если вы посмотрите на это, между левым и правым двигателями есть большая разница, даже в диаметре лопастей и количестве лопастей. По данным Universal Hydrogren, самолеты, работающие на водородных топливных элементах, безопаснее, дешевле в эксплуатации и мало влияют на окружающую среду. Их водородные топливные элементы имеют модульную структуру и могут загружаться и выгружаться через существующие грузовые объекты аэропорта, поэтому аэропорт может удовлетворить потребности в пополнении запасов самолетов с водородными двигателями без каких-либо модификаций. Теоретически, более крупные самолеты могут сделать то же самое с турбовентиляторными двигателями, работающими на водородных топливных элементах, которые, как ожидается, начнут использоваться к середине 2030-х годов.
Фактически, Пол Еременко, соучредитель и генеральный директор Universal Hydrogen, считает, что к середине 2030-х годов авиалайнеры должны будут работать на чистом водороде, в противном случае отрасли придется сократить полеты, чтобы достичь обязательных общеотраслевых показателей выбросов. Результатом станет резкий рост цен на билеты и борьба за билеты. Поэтому необходимо срочно содействовать исследованиям и разработкам самолетов новой энергетики. Но этот первый полет также дает отрасли некоторую надежду.
Миссию выполнил Алекс Кролл, опытный бывший летчик-испытатель ВВС США и ведущий летчик-испытатель компании. Он рассказал, что во втором тестовом туре он смог летать полностью на генераторах водородных топливных элементов, не полагаясь на примитивные двигатели, работающие на ископаемом топливе. «Модифицированный самолет имеет превосходные характеристики управляемости, а система питания на водородных топливных элементах производит значительно меньше шума и вибрации, чем обычные газотурбинные двигатели», — сказал Кролл.
Universal Hydrogen имеет десятки пассажирских заказов на региональные самолеты с водородными двигателями, включая американскую компанию Connect Airlines. Джон Томас, исполнительный директор компании, назвал полет Молнии Макклейна «эпицентром декарбонизации мировой авиационной отрасли».
Почему самолеты с водородными двигателями являются вариантом снижения выбросов углекислого газа в авиации?
Изменение климата ставит воздушный транспорт под угрозу на десятилетия вперед.
По данным Института мировых ресурсов, некоммерческой исследовательской группы, базирующейся в Вашингтоне, авиация выбрасывает в атмосферу лишь в шесть раз меньше углекислого газа, чем легковые и грузовые автомобили. Однако самолеты перевозят гораздо меньше пассажиров в день, чем легковые и грузовые автомобили.
Четыре крупнейшие авиакомпании (American, United, Delta и Southwest) увеличили потребление авиатоплива на 15 процентов в период с 2014 по 2019 год. Однако, несмотря на то, что в производство были запущены более эффективные и низкоуглеродистые самолеты, количество пассажиров растет. тенденция снижения с 2019 года.
Авиакомпании намерены стать углеродно-нейтральными к середине столетия, а некоторые инвестировали в экологически чистые виды топлива, чтобы позволить авиации играть активную роль в изменении климата.
Экологичное топливо (SAF) — это биотопливо, изготовленное из пищевого масла, животного жира, бытовых отходов или другого сырья. Топливо можно смешивать с обычным топливом для реактивных двигателей, и оно уже используется в испытательных полетах и даже на регулярных пассажирских рейсах. Однако экологичное топливо стоит дорого, примерно в три раза дороже, чем обычное топливо для реактивных двигателей. Поскольку все больше авиакомпаний покупают и используют экологичное топливо, цены будут расти дальше. Защитники настаивают на таких стимулах, как налоговые льготы, для увеличения производства.
Экологичные виды топлива рассматриваются как промежуточное топливо, которое может сократить выбросы углекислого газа до тех пор, пока не будут достигнуты более значительные прорывы, такие как электрические или водородные самолеты. Фактически, эти технологии могут не получить широкого распространения в авиации еще 20–30 лет.
Компании пытаются спроектировать и построить электрические самолеты, но большинство из них представляют собой небольшие самолеты, похожие на вертолеты, которые взлетают и приземляются вертикально и вмещают лишь несколько пассажиров.
Создание большого электрического самолета, способного перевозить 200 пассажиров (эквивалент стандартного рейса среднего размера), потребует батарей большего размера и более длительного времени полета. Согласно этому стандарту, для полной зарядки батареи должны весить примерно в 40 раз больше, чем топливо для реактивных двигателей. Но электрические самолеты будут невозможны без революции в аккумуляторных технологиях.
Водородная энергетика является эффективным инструментом достижения низкого уровня выбросов углекислого газа и играет незаменимую роль в глобальном энергетическом переходе. Значительное преимущество водородной энергии перед другими возобновляемыми источниками энергии заключается в том, что ее можно хранить в больших количествах в любое время года. Среди них зеленый водород является единственным средством глубокой декарбонизации во многих отраслях, включая нефтехимическую, сталелитейную, химическую промышленность и транспортную отрасль, представленную авиацией. По данным Международной комиссии по водородной энергетике, ожидается, что к 2050 году рынок водородной энергетики достигнет 2,5 триллиона долларов.
«Водород сам по себе является очень легким топливом», — сказал агентству Associated Press Дэн Резерфорд, исследователь декарбонизации автомобилей и самолетов в Международном совете по чистому транспорту, экологической группе. «Но для хранения водорода нужны большие резервуары, а сам резервуар очень тяжелый».
Кроме того, имеются недостатки и препятствия на пути внедрения водородного топлива. Например, в аэропортах потребуется массивная и дорогая новая инфраструктура для хранения газообразного водорода, охлажденного до жидкой формы.
Тем не менее, Резерфорд сохраняет осторожный оптимизм в отношении водорода. Его команда полагает, что к 2035 году самолеты с водородными двигателями смогут преодолевать расстояние около 2100 миль.
Время публикации: 16 марта 2023 г.