Universal Hydrogens demonstrationsflygplan för vätgasbränsleceller gjorde sin jungfruflygning till Moss Lake, Washington, förra veckan. Testflygningen varade i 15 minuter och nådde en höjd av 3 500 fot. Testplattformen är baserad på Dash8-300, världens största flygplan för vätgasbränsleceller.
Planet, med smeknamnet Lightning McClean, lyfte från Grant County International Airport (KMWH) klockan 8:45 den 2 mars och nådde en marschhöjd på 3 500 fot 15 minuter senare. Flygningen, baserad på ett FAA Special Airworthiness-certifikat, är den första i en tvåårig testflygning som förväntas kulminera 2025. Planet, som konverterades från ett ATR 72 regionaljetplan, har endast en original turbinmotor för fossila bränslen för säkerhets skull, medan resten drivs av ren vätgas.
Universal Hydrogen siktar på att ha regionala flygoperationer helt drivna av vätgasdrivna bränsleceller år 2025. I detta test släpper en motor som drivs av en ren vätgasdriven bränslecell endast ut vatten och förorenar inte atmosfären. Eftersom det är en preliminär testning körs den andra motorn fortfarande på konventionellt bränsle. Så om man tittar på det är det stor skillnad mellan vänster och höger motor, till och med bladens diameter och antalet blad. Enligt Universal Hydrogren är flygplan som drivs av vätgasdrivna bränsleceller säkrare, billigare att driva och har liten miljöpåverkan. Deras vätgasdrivna bränsleceller är modulära och kan lastas och lossas genom flygplatsens befintliga fraktanläggningar, så flygplatsen kan möta påfyllningsbehovet för vätgasdrivna flygplan utan modifiering. I teorin skulle större jetplan kunna göra detsamma, med turbofläktar som drivs av vätgasdrivna bränsleceller som förväntas vara i bruk i mitten av 2030-talet.
Faktum är att Paul Eremenko, medgrundare och VD för Universal Hydrogen, tror att jetplan kommer att behöva köras på ren vätgas i mitten av 2030-talet, annars kommer branschen att behöva minska antalet flygningar för att uppfylla obligatoriska branschövergripande utsläppsmål. Resultatet skulle bli en kraftig höjning av biljettpriserna och en kamp att få tag på en biljett. Därför är det angeläget att främja forskning och utveckling av nya energiflygplan. Men denna första flygning ger också ett visst hopp för branschen.
Uppdraget utfördes av Alex Kroll, en erfaren före detta testpilot i det amerikanska flygvapnet och företagets ledande testpilot. Han sa att han under den andra testturen kunde flyga helt med vätgasdrivna bränslecellsgeneratorer, utan att förlita sig på primitiva fossilbränslemotorer. "Det modifierade flygplanet har utmärkta köregenskaper och vätgasdrivna bränslecellssystemet producerar betydligt mindre buller och vibrationer än konventionella turbinmotorer", sa Kroll.
Universal Hydrogen har dussintals passagerarbeställningar på vätgasdrivna regionala jetplan, inklusive det amerikanska företaget Connect Airlines. John Thomas, företagets VD, kallade Lightning McClains flygning för "grunden till en koldioxidutsläppsminskning inom den globala flygindustrin".
Varför är vätgasdrivna flygplan ett alternativ för att minska koldioxidutsläppen inom flyget?
Klimatförändringarna äventyrar flygtrafiken under decennier som kommer.
Flyget släpper bara ut en sjättedel så mycket koldioxid som bilar och lastbilar, enligt World Resources Institute, en ideell forskningsgrupp baserad i Washington. Flygplan transporterar dock betydligt färre passagerare per dag än bilar och lastbilar.
De fyra största flygbolagen (American, United, Delta och Southwest) ökade sin bränsleanvändning med 15 procent mellan 2014 och 2019. Trots att effektivare och koldioxidsnålare flygplan har tagits i produktion har passagerarantalet varit nedåtgående sedan 2019.
Flygbolagen har åtagit sig att bli koldioxidneutrala vid mitten av århundradet, och vissa har investerat i hållbara bränslen för att låta flyget spela en aktiv roll i klimatförändringarna.
Hållbara bränslen (SAF) är biobränslen som tillverkas av matolja, animaliskt fett, kommunalt avfall eller andra råvaror. Bränslet kan blandas med konventionella bränslen för att driva jetmotorer och används redan i testflygningar och till och med på reguljära passagerarflyg. Hållbart bränsle är dock dyrt, ungefär tre gånger så mycket som konventionellt jetbränsle. I takt med att fler flygbolag köper och använder hållbara bränslen kommer priserna att stiga ytterligare. Förespråkare driver på för incitament som skattelättnader för att öka produktionen.
Hållbara bränslen ses som ett överbryggande bränsle som kan minska koldioxidutsläppen tills mer betydande genombrott, såsom elektriska eller vätgasdrivna flygplan, uppnås. Faktum är att dessa tekniker kanske inte kommer att användas i stor utsträckning inom flygindustrin på ytterligare 20 eller 30 år.
Företag försöker designa och bygga elflygplan, men de flesta är små, helikopterliknande flygplan som startar och landar vertikalt och bara rymmer en handfull passagerare.
Att tillverka ett stort elflygplan som kan transportera 200 passagerare – motsvarande ett medelstort standardflygplan – skulle kräva större batterier och längre flygtider. Med den standarden skulle batterier behöva väga ungefär 40 gånger så mycket som jetbränsle för att laddas fullt. Men elflygplan kommer inte att vara möjliga utan en revolution inom batteritekniken.
Vätgasenergi är ett effektivt verktyg för att uppnå låga koldioxidutsläpp och spelar en oersättlig roll i den globala energiomställningen. Den betydande fördelen med vätgasenergi jämfört med andra förnybara energikällor är att den kan lagras i stor skala över olika säsonger. Bland dessa är grön vätgas det enda sättet för djupgående avkarbonisering inom många industrier, inklusive industriområden som representeras av petrokemi, stål, kemisk industri och transportindustrin som representeras av flyget. Enligt Internationella kommissionen för vätgasenergi förväntas marknaden för vätgasenergi nå 2,5 biljoner dollar år 2050.
”Vätgas i sig är ett mycket lätt bränsle”, sa Dan Rutherford, forskare inom minskad koldioxidutsläpp från bilar och flygplan vid miljöorganisationen International Council on Clean Transportation, till Associated Press. ”Men man behöver stora tankar för att lagra vätgas, och tanken i sig är mycket tung.”
Dessutom finns det nackdelar och hinder med implementeringen av vätgas. Till exempel skulle massiv och dyr ny infrastruktur behövas på flygplatser för att lagra vätgas kyld till flytande form.
Rutherford är dock fortfarande försiktigt optimistisk om vätgas. Hans team tror att vätgasdrivna flygplan kommer att kunna färdas cirka 3 400 kilometer år 2035.
Publiceringstid: 16 mars 2023