Демонстрационный образец водородного топливного элемента компании Universal Hydrogen совершил свой первый полет в Мосс-Лейк, штат Вашингтон, на прошлой неделе. Испытательный полет длился 15 минут и достиг высоты 3500 футов. Испытательная платформа создана на базе Dash8-300, крупнейшего в мире самолета на водородных топливных элементах.
Самолет, получивший прозвище «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, подтвержденный специальным сертификатом летной годности FAA, является первым в двухлетней программе испытательных полетов, которая, как ожидается, завершится в 2025 году. Самолет, переоборудованный из регионального реактивного самолета ATR 72, сохранил только один оригинальный турбинный двигатель, работающий на ископаемом топливе, в целях безопасности, в то время как остальные работают на чистом водороде.
Компания Universal Hydrogen стремится к тому, чтобы к 2025 году региональные полеты полностью осуществлялись на водородных топливных элементах. В этом испытании двигатель, работающий на экологически чистом водородном топливном элементе, выбрасывает только воду и не загрязняет атмосферу. Поскольку это предварительное испытание, другой двигатель все еще работает на обычном топливе. Поэтому, если посмотреть, между левым и правым двигателями есть большая разница, даже в диаметре лопаток и количестве лопаток. По данным Universal Hydrogen, самолеты, работающие на водородных топливных элементах, безопаснее, дешевле в эксплуатации и оказывают минимальное воздействие на окружающую среду. Их водородные топливные элементы модульные и могут загружаться и разгружаться через существующие грузовые терминалы аэропорта, поэтому аэропорт может удовлетворять потребности в пополнении запасов водородных самолетов без каких-либо модификаций. Теоретически, более крупные реактивные самолеты могли бы сделать то же самое, и ожидается, что турбовентиляторные двигатели, работающие на водородных топливных элементах, начнут использоваться к середине 2030-х годов.
Фактически, Павел Еременко, соучредитель и генеральный директор Universal Hydrogen, считает, что к середине 2030-х годов пассажирские самолеты должны будут перейти на экологически чистый водород, иначе отрасли придется сократить количество рейсов для достижения обязательных общеотраслевых целевых показателей по выбросам. Результатом станет резкое повышение цен на билеты и борьба за их приобретение. Поэтому крайне важно стимулировать исследования и разработки новых энергетических самолетов. Но этот первый полет также вселяет некоторую надежду в отрасль.
Миссию выполнил Алекс Кролл, опытный бывший летчик-испытатель ВВС США и ведущий летчик-испытатель компании. Он рассказал, что во время второго испытательного полета ему удалось летать исключительно на водородных топливных элементах, не полагаясь на примитивные двигатели внутреннего сгорания. «Модифицированный самолет обладает превосходными характеристиками управляемости, а водородная топливная система производит значительно меньше шума и вибрации, чем обычные турбинные двигатели», — сказал Кролл.
Компания Universal Hydrogen получила десятки заказов на пассажирские региональные самолеты, работающие на водородном топливе, в том числе от американской компании Connect Airlines. Джон Томас, генеральный директор компании, назвал полет Молнии МакКлейна «эпицентром декарбонизации мировой авиационной отрасли».
Почему самолеты, работающие на водородном топливе, являются одним из вариантов сокращения выбросов углекислого газа в авиации?
Изменение климата ставит под угрозу воздушный транспорт на десятилетия вперед.
Согласно данным Всемирного института ресурсов, некоммерческой исследовательской группы из Вашингтона, авиация выбрасывает в атмосферу лишь одну шестую часть углекислого газа по сравнению с автомобилями и грузовиками. Однако самолеты перевозят гораздо меньше пассажиров в день, чем автомобили и грузовики.
Четыре крупнейшие авиакомпании (American, United, Delta и Southwest) увеличили потребление авиационного топлива на 15 процентов в период с 2014 по 2019 год. Однако, несмотря на то, что в производство были введены более эффективные и низкоуглеродные самолеты, количество пассажиров с 2019 года имеет тенденцию к снижению.
Авиакомпании стремятся к достижению углеродной нейтральности к середине века, и некоторые из них инвестировали в экологически чистые виды топлива, чтобы позволить авиации играть активную роль в борьбе с изменением климата.
Экологически чистое топливо (ЭТТ) — это биотопливо, производимое из растительного масла, животного жира, бытовых отходов или другого сырья. Это топливо можно смешивать с обычным топливом для питания реактивных двигателей, и оно уже используется в испытательных полетах и даже на регулярных пассажирских рейсах. Однако экологически чистое топливо дорогое, примерно в три раза дороже обычного авиационного топлива. По мере того, как все больше авиакомпаний будут закупать и использовать экологически чистое топливо, цены будут расти. Сторонники этой идеи добиваются введения стимулов, таких как налоговые льготы, для увеличения производства.
Экологически чистые виды топлива рассматриваются как переходный этап, позволяющий сократить выбросы углекислого газа до тех пор, пока не будут достигнуты более значительные прорывы, такие как создание самолетов на электрическом или водородном топливе. Фактически, эти технологии могут не получить широкого распространения в авиации еще 20 или 30 лет.
Компании пытаются проектировать и строить электрические летательные аппараты, но большинство из них представляют собой небольшие, похожие на вертолеты самолеты, которые взлетают и приземляются вертикально и вмещают лишь небольшое количество пассажиров.
Для создания большого электрического самолета, способного перевозить 200 пассажиров — что эквивалентно среднему стандартному рейсу — потребуются более крупные батареи и более длительное время полета. По этому показателю батареи должны весить примерно в 40 раз больше, чем реактивное топливо, чтобы полностью зарядиться. Но электрические самолеты невозможны без революции в аккумуляторных технологиях.
Водородная энергия — эффективный инструмент для достижения низких выбросов углерода и играет незаменимую роль в глобальном энергетическом переходе. Значительным преимуществом водородной энергии перед другими возобновляемыми источниками энергии является возможность её хранения в больших масштабах в течение всего года. Среди них «зелёный» водород является единственным средством глубокой декарбонизации во многих отраслях, включая нефтехимическую, металлургическую, химическую промышленность и транспортную отрасль, представленную авиацией. По данным Международной комиссии по водородной энергии, к 2050 году объём рынка водородной энергии, как ожидается, достигнет 2,5 триллиона долларов.
«Сам по себе водород — очень лёгкое топливо, — сказал агентству Associated Press Дэн Резерфорд, исследователь по декарбонизации автомобилей и самолётов из Международного совета по экологически чистому транспорту. — Но для хранения водорода нужны большие резервуары, а сам резервуар очень тяжёлый».
Кроме того, существуют недостатки и препятствия для внедрения водородного топлива. Например, для хранения охлажденного до жидкого состояния водорода в аэропортах потребуется масштабная и дорогостоящая новая инфраструктура.
Тем не менее, Резерфорд сохраняет осторожный оптимизм в отношении водорода. Его команда считает, что к 2035 году самолеты, работающие на водородном топливе, смогут преодолевать расстояние около 2100 миль.
Дата публикации: 16 марта 2023 г.