Демонстрационный образец водородного топливного элемента компании Universal Hydrogen совершил свой первый полет в Мосс-Лейк, штат Вашингтон, на прошлой неделе. Испытательный полет продолжался 15 минут и достиг высоты 3500 футов. Испытательная платформа основана на Dash8-300, самом большом в мире самолете на водородных топливных элементах.
Самолет, получивший прозвище «Молния МакКлин», вылетел из международного аэропорта округа Грант (KMWH) в 8:45 утра 2 марта и достиг крейсерской высоты 3500 футов 15 минут спустя. Полет, основанный на сертификате специальной летной годности FAA, является первым из двухлетнего испытательного полета, который, как ожидается, завершится в 2025 году. Самолет, который был переделан из регионального самолета ATR 72, сохраняет только один оригинальный турбинный двигатель на ископаемом топливе для безопасности, в то время как остальные работают на чистом водороде.
Universal Hydrogen стремится к 2025 году полностью перевести региональные полеты на водородные топливные элементы. В этом испытании двигатель, работающий на чистом водородном топливном элементе, выбрасывает только воду и не загрязняет атмосферу. Поскольку это предварительное испытание, другой двигатель все еще работает на обычном топливе. Так что если вы посмотрите на него, то увидите большую разницу между левым и правым двигателями, даже в диаметре лопастей и количестве лопастей. По данным Universal Hydrogren, самолеты, работающие на водородных топливных элементах, безопаснее, дешевле в эксплуатации и оказывают незначительное воздействие на окружающую среду. Их водородные топливные элементы являются модульными и могут загружаться и выгружаться через существующие грузовые помещения аэропорта, поэтому аэропорт может удовлетворить потребности в пополнении запасов самолетов, работающих на водороде, без каких-либо модификаций. Теоретически, более крупные самолеты могли бы делать то же самое, при этом ожидается, что турбовентиляторные самолеты, работающие на водородных топливных элементах, будут использоваться к середине 2030-х годов.
Фактически, Пол Еременко, соучредитель и генеральный директор Universal Hydrogen, считает, что к середине 2030-х годов реактивные лайнеры должны будут работать на чистом водороде, в противном случае отрасли придется сократить рейсы, чтобы соответствовать обязательным отраслевым целевым показателям выбросов. Результатом станет резкий рост цен на билеты и борьба за билеты. Поэтому необходимо срочно продвигать исследования и разработки новых энергетических самолетов. Но этот первый полет также дает некоторую надежду для отрасли.
Миссию выполнил Алекс Кролл, опытный бывший летчик-испытатель ВВС США и ведущий летчик-испытатель компании. Он сказал, что во втором испытательном туре он смог летать полностью на генераторах водородных топливных элементов, не полагаясь на примитивные двигатели на ископаемом топливе. «Модифицированный самолет имеет превосходные характеристики управляемости, а система питания водородных топливных элементов производит значительно меньше шума и вибрации, чем обычные турбинные двигатели», — сказал Кролл.
У Universal Hydrogen есть десятки пассажирских заказов на водородные региональные самолеты, в том числе от американской компании Connect Airlines. Джон Томас, генеральный директор компании, назвал полет Лайтнинг МакКлейн «нулевой точкой декарбонизации мировой авиационной промышленности».
Почему водородные самолеты являются вариантом сокращения выбросов углерода в авиации?
Изменение климата поставит воздушный транспорт под угрозу на десятилетия вперед.
По данным Института мировых ресурсов, некоммерческой исследовательской группы из Вашингтона, авиация выбрасывает в атмосферу всего одну шестую часть углекислого газа, чем автомобили и грузовики. Однако самолеты перевозят гораздо меньше пассажиров в день, чем автомобили и грузовики.
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 введены более эффективные и низкоуглеродные самолеты, с 2019 года число пассажиров имеет тенденцию к снижению.
Авиакомпании стремятся стать углеродно-нейтральными к середине столетия, а некоторые из них инвестируют в устойчивые виды топлива, чтобы позволить авиации играть активную роль в изменении климата.
Устойчивое топливо (SAF) — это биотопливо, произведенное из кулинарного жира, животного жира, городских отходов или другого сырья. Топливо можно смешивать с обычным топливом для питания реактивных двигателей, и оно уже используется в испытательных полетах и даже на регулярных пассажирских рейсах. Однако устойчивое топливо стоит дорого, примерно в три раза дороже обычного реактивного топлива. Поскольку все больше авиакомпаний покупают и используют устойчивое топливо, цены будут расти еще больше. Сторонники настаивают на стимулах, таких как налоговые льготы, для стимулирования производства.
Устойчивые виды топлива рассматриваются как переходное топливо, которое может сократить выбросы углерода до тех пор, пока не будут достигнуты более существенные прорывы, такие как электрические или водородные самолеты. Фактически, эти технологии не будут широко использоваться в авиации еще 20 или 30 лет.
Компании пытаются проектировать и строить 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 среднего стандартного рейса — потребует более крупных батарей и более длительного времени полета. По этому стандарту батареи должны весить примерно в 40 раз больше, чем авиатопливо, чтобы быть полностью заряженными. Но электрические самолеты не будут возможны без революции в технологии батарей.
Водородная энергия является эффективным инструментом для достижения низкого уровня выбросов углерода и играет незаменимую роль в глобальном энергетическом переходе. Значительным преимуществом водородной энергии перед другими возобновляемыми источниками энергии является то, что ее можно хранить в больших масштабах в течение сезонов. Среди них зеленый водород является единственным средством глубокой декарбонизации во многих отраслях, включая промышленные области, представленные нефтехимической, сталелитейной, химической промышленностью и транспортной отраслью, представленной авиацией. По данным Международной комиссии по водородной энергии, ожидается, что рынок водородной энергии достигнет 2,5 триллиона долларов к 2050 году.
«Водород сам по себе является очень легким топливом», — сказал агентству Associated Press Дэн Резерфорд, исследователь по декарбонизации автомобилей и самолетов в Международном совете по чистому транспорту, экологической группе. «Но для хранения водорода нужны большие баки, а сам бак очень тяжелый».
Кроме того, существуют недостатки и препятствия для внедрения водородного топлива. Например, в аэропортах потребуется массивная и дорогая новая инфраструктура для хранения водородного газа, охлажденного до жидкой формы.
Тем не менее, Резерфорд сохраняет осторожный оптимизм по поводу водорода. Его команда считает, что к 2035 году самолеты на водородном топливе смогут пролететь около 2100 миль.
Время публикации: 16 марта 2023 г.