أجرت طائرة تجريبية تعمل بخلايا وقود الهيدروجين تابعة لشركة "يونيفرسال هيدروجين" رحلتها التجريبية الأولى إلى بحيرة موس في ولاية واشنطن الأسبوع الماضي. استغرقت الرحلة 15 دقيقة ووصلت إلى ارتفاع 3500 قدم. وتستند منصة الاختبار إلى طائرة "داش 8-300"، وهي أكبر طائرة في العالم تعمل بخلايا وقود الهيدروجين.
أقلعت الطائرة، الملقبة بـ"لايتنينغ ماكلين"، من مطار مقاطعة غرانت الدولي (KMWH) في تمام الساعة 8:45 صباحًا يوم 2 مارس، ووصلت إلى ارتفاع 3500 قدم بعد 15 دقيقة. وتُعد هذه الرحلة، التي تمت بناءً على شهادة صلاحية طيران خاصة من إدارة الطيران الفيدرالية، الأولى ضمن رحلة تجريبية مدتها عامان، ومن المتوقع أن تنتهي في عام 2025. وتحتفظ الطائرة، التي تم تحويلها من طائرة إقليمية من طراز ATR 72، بمحرك توربيني واحد فقط يعمل بالوقود الأحفوري لأسباب تتعلق بالسلامة، بينما تعمل بقية المحركات بالهيدروجين النقي.
تهدف شركة "يونيفرسال هيدروجين" إلى تشغيل رحلات جوية إقليمية بالكامل باستخدام خلايا وقود الهيدروجين بحلول عام 2025. في هذه التجربة، ينبعث من محرك يعمل بخلايا وقود الهيدروجين النظيف الماء فقط، دون تلويث الغلاف الجوي. ولأنها تجربة أولية، لا يزال المحرك الآخر يعمل بالوقود التقليدي. لذا، عند التدقيق، يظهر فرق كبير بين المحركين الأيمن والأيسر، حتى في قطر الشفرات وعددها. ووفقًا لشركة "يونيفرسال هيدروجين"، فإن الطائرات التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين أكثر أمانًا وأقل تكلفة في التشغيل وأقل تأثيرًا على البيئة. تتميز خلايا وقود الهيدروجين الخاصة بهم بتصميمها المعياري، حيث يمكن تحميلها وتفريغها عبر مرافق الشحن الحالية في المطار، مما يُمكّن المطار من تلبية احتياجات تزويد الطائرات التي تعمل بالهيدروجين دون أي تعديل. نظريًا، يمكن للطائرات النفاثة الأكبر حجمًا أن تحذو حذوها، حيث يُتوقع استخدام المحركات التوربينية المروحية التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين بحلول منتصف ثلاثينيات القرن الحالي.
في الواقع، يعتقد بول إيريمينكو، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة يونيفرسال هيدروجين، أن الطائرات النفاثة ستضطر للعمل بالهيدروجين النظيف بحلول منتصف العقد الثالث من القرن الحالي، وإلا سيضطر قطاع الطيران إلى تقليص رحلاته للوفاء بأهداف خفض الانبعاثات الإلزامية على مستوى القطاع. وسيؤدي ذلك إلى ارتفاع حاد في أسعار التذاكر وصعوبة الحصول عليها. لذا، من الضروري تعزيز البحث والتطوير في مجال طائرات الطاقة الجديدة. لكن هذه الرحلة الأولى تُبشر أيضاً ببعض الأمل لهذا القطاع.
نفّذ المهمة أليكس كرول، وهو طيار اختبار سابق ذو خبرة في سلاح الجو الأمريكي، وكبير طياري الاختبار في الشركة. وأوضح أنه في جولة الاختبار الثانية، تمكّن من الطيران بالكامل باستخدام مولدات خلايا وقود الهيدروجين، دون الاعتماد على محركات الوقود الأحفوري التقليدية. وأضاف كرول: "تتمتع الطائرة المُعدّلة بأداء تحكّم ممتاز، كما أن نظام طاقة خلايا وقود الهيدروجين يُنتج ضوضاء واهتزازات أقل بكثير من محركات التوربينات التقليدية".
لدى شركة يونيفرسال هيدروجين عشرات الطلبات لشراء طائرات إقليمية تعمل بالهيدروجين، بما في ذلك شركة كونكت إيرلاينز الأمريكية. ووصف جون توماس، الرئيس التنفيذي للشركة، رحلة لايتنينغ ماكلين بأنها "نقطة انطلاق لإزالة الكربون من صناعة الطيران العالمية".
لماذا تُعد الطائرات التي تعمل بالهيدروجين خيارًا لتقليل انبعاثات الكربون في قطاع الطيران؟
يُعرّض تغير المناخ النقل الجوي للخطر لعقود قادمة.
يُصدر قطاع الطيران سدس كمية ثاني أكسيد الكربون التي تُصدرها السيارات والشاحنات، وفقًا لمعهد الموارد العالمية، وهو مركز أبحاث غير ربحي مقره واشنطن. ومع ذلك، فإن الطائرات تنقل عددًا أقل بكثير من الركاب يوميًا مقارنةً بالسيارات والشاحنات.
زادت شركات الطيران الأربع الكبرى (أمريكان، يونايتد، دلتا، وساوث ويست) من استهلاكها لوقود الطائرات بنسبة 15 في المائة بين عامي 2014 و2019. ومع ذلك، وعلى الرغم من حقيقة أنه تم إدخال طائرات أكثر كفاءة وأقل انبعاثًا للكربون في الإنتاج، إلا أن أعداد الركاب كانت في اتجاه تنازلي منذ عام 2019.
تلتزم شركات الطيران بتحقيق الحياد الكربوني بحلول منتصف القرن، وقد استثمرت بعضها في أنواع الوقود المستدامة للسماح لقطاع الطيران بلعب دور فعال في مواجهة تغير المناخ.
الوقود المستدام هو وقود حيوي يُصنع من زيت الطهي، والدهون الحيوانية، والنفايات البلدية، أو مواد أولية أخرى. يمكن مزج هذا الوقود مع أنواع الوقود التقليدية لتشغيل محركات الطائرات النفاثة، ويُستخدم بالفعل في رحلات تجريبية وحتى في رحلات الركاب المنتظمة. مع ذلك، يُعدّ الوقود المستدام باهظ الثمن، إذ يبلغ سعره ثلاثة أضعاف سعر وقود الطائرات التقليدي تقريبًا. ومع ازدياد إقبال شركات الطيران على شراء واستخدام الوقود المستدام، سترتفع الأسعار أكثر. ويسعى المؤيدون إلى توفير حوافز، مثل الإعفاءات الضريبية، لتشجيع الإنتاج.
تُعتبر أنواع الوقود المستدامة بمثابة وقود انتقالي يُمكنه خفض انبعاثات الكربون إلى حين تحقيق اختراقات أكثر أهمية، مثل الطائرات الكهربائية أو التي تعمل بالهيدروجين. في الواقع، قد لا تُستخدم هذه التقنيات على نطاق واسع في مجال الطيران إلا بعد 20 أو 30 عامًا.
تحاول الشركات تصميم وبناء طائرات كهربائية، لكن معظمها طائرات صغيرة تشبه طائرات الهليكوبتر تقلع وتهبط عمودياً ولا تحمل سوى عدد قليل من الركاب.
يتطلب صنع طائرة كهربائية كبيرة قادرة على نقل 200 راكب - أي ما يعادل رحلة طيران متوسطة الحجم - بطاريات أكبر وأوقات طيران أطول. وبناءً على ذلك، ستحتاج البطاريات إلى وزن يعادل 40 ضعف وزن وقود الطائرات النفاثة تقريبًا لشحنها بالكامل. لكن الطائرات الكهربائية لن تكون ممكنة دون ثورة في تكنولوجيا البطاريات.
تُعدّ طاقة الهيدروجين أداة فعّالة لتحقيق خفض انبعاثات الكربون، وتلعب دورًا لا غنى عنه في التحوّل العالمي للطاقة. وتتمثل الميزة الرئيسية لطاقة الهيدروجين مقارنةً بمصادر الطاقة المتجددة الأخرى في إمكانية تخزينها على نطاق واسع على مدار الفصول. ومن بين هذه المصادر، يُعدّ الهيدروجين الأخضر الوسيلة الوحيدة لتحقيق خفض كبير في انبعاثات الكربون في العديد من الصناعات، بما في ذلك قطاعات البتروكيماويات والصلب والصناعات الكيميائية، وقطاع النقل الذي يُمثّله الطيران. ووفقًا للجنة الدولية لطاقة الهيدروجين، من المتوقع أن يصل حجم سوق طاقة الهيدروجين إلى 2.5 تريليون دولار أمريكي بحلول عام 2050.
قال دان روثرفورد، الباحث في مجال إزالة الكربون من السيارات والطائرات في المجلس الدولي للنقل النظيف، وهي منظمة بيئية، لوكالة أسوشيتد برس: "الهيدروجين نفسه وقود خفيف للغاية. لكنك تحتاج إلى خزانات كبيرة لتخزين الهيدروجين، والخزان نفسه ثقيل للغاية".
إضافة إلى ذلك، توجد عيوب وعقبات أمام تطبيق وقود الهيدروجين. فعلى سبيل المثال، ستكون هناك حاجة إلى بنية تحتية جديدة ضخمة ومكلفة في المطارات لتخزين غاز الهيدروجين المبرد إلى الحالة السائلة.
ومع ذلك، لا يزال روثرفورد متفائلاً بحذر بشأن الهيدروجين. ويعتقد فريقه أن الطائرات التي تعمل بالهيدروجين ستكون قادرة على قطع مسافة حوالي 2100 ميل بحلول عام 2035.
تاريخ النشر: 16 مارس 2023