Wszystko, co musisz wiedzieć o samolotach napędzanych wodorem: przyszłość zrównoważonego lotnictwa?

Do 2050 r. lotnictwo biznesowe i lotnictwo w ogóle ma być neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla.

W ramach tego przejścia na zrównoważone lotnictwo opracowywanych jest wiele rozwiązań, takich jak wykorzystanie biopaliw SAF lub elektrycznych samolotów i modeli, takich jak Volocopter, elektryczny samolot Alice lub CityAirBus.

Jednak wielu producentów samolotów pracuje nad inną alternatywą: samolotami napędzanymi wodorem.

AEROAFFAIRES przedstawia to alternatywne rozwiązanie dla lotnictwa bezemisyjnego.

Czym jest wodór i jak jest wykorzystywany w lotnictwie?

Dekarbonizacja sektora lotniczego jest celem producentów samolotów do 2050 roku. Wodór jest długoterminowym rozwiązaniem, które jest obecnie badane. Ale czym jest wodór? Jakie są jego zalety?

Wodór jest jednym z 2 pierwiastków tworzących wodę. Jest to również najlżejszy pierwiastek na Ziemi (część układu okresowego). Występuje w zbiornikach wodnych, jeziorach, oceanach, a nawet w atmosferze.

Jak to działa? Wodór jest spalany w turbinach gazowych silnika w komorach spalania. Następnie, dzięki ogniwu paliwowemu, uwolniona energia jest przekształcana w energię elektryczną, która zasila silnik.

Wewnątrz samolotu wodór może być przechowywany w postaci gazowej lub ciekłej w temperaturze -235 stopni. Ponieważ ma on mniejszą gęstość niż obecna parafina, w przyszłości będzie można modyfikować konstrukcje samolotów.

Wreszcie, wodór nie zanieczyszcza środowiska, ponieważ wytwarzane przez niego emisje to nic innego jak para wodna, więc jest to szansa, którą możemy wykorzystać, aby osiągnąć zerową emisję do 2050 roku.

Jakie są różnice między zielonym, niebieskim i szarym wodorem?

Zrozumienie różnych rodzajów wodoru jest niezbędne do oceny ich wpływu na środowisko. Nie wszystkie są produkowane w ten sam sposób:

• Szary wodór
  • Produkowany z gazu ziemnego lub węgla w procesie zwanym reformingiem parowym.
  • Emituje duże ilości CO₂, co czyni go najbardziej zanieczyszczającą formą.
• Niebieski wodór
  • Produkowany przy użyciu tej samej metody co szary, ale z wychwytywaniem i magazynowaniem emitowanego CO₂.
  • Mniej zanieczyszczający niż szary, ale nadal zależny od paliw kopalnych.
• Zielony wodór
  • Pochodzi z elektrolizy wody przy użyciu energii odnawialnej (słonecznej, wiatrowej).
  • Nie generuje bezpośrednich emisji CO₂, jest naprawdę czysty i zrównoważony.

Tylko zielony wodór jest naprawdę zgodny z celami zrównoważonego lotnictwa. Jest to typ, na który stawia Airbus i inni główni gracze w sektorze lotniczym.

Samoloty napędzane wodorem a samoloty elektryczne: jakie są różnice?

Obie technologie mają na celu dekarbonizację transportu lotniczego, ale opierają się na różnych zasadach i zastosowaniach. Oto jasne porównanie głównych różnic:

Samoloty napędzane wodorem

• Wykorzystuje wodór jako źródło energii (spalany w silniku lub przekształcany w energię elektryczną za pomocą ogniwa paliwowego).
• Oferuje średni lub duży zasięg, szczególnie odpowiedni do lotów regionalnych i przyszłych lotów długodystansowych.
• Paliwo jest ładowane poprzez napełnianie zbiorników, co jest szybszym procesem niż ładowanie akumulatorów.
• Większa ładowność niż w przypadku napędu elektrycznego, ponieważ ciężar paliwa ma na nią mniejszy wpływ.
• Skierowany do lotów komercyjnych, prywatnych odrzutowców i tras międzyregionalnych.

Samoloty elektryczne

• Zasilany akumulatorami elektrycznymi.
• Niski lub średni zasięg, ograniczony gęstością energii akumulatorów.
• Wymaga długiego czasu ładowania, co ogranicza częstotliwość rotacji.
• Ma ograniczoną ładowność ze względu na wagę akumulatorów pokładowych.
• Używany głównie do lekkich samolotów, taksówek powietrznych lub krótkich lotów wewnątrzmiejskich.
  

Mówiąc prościej, samoloty napędzane wodorem lepiej nadają się do lotów długodystansowych i rozwoju komercyjnego, podczas gdy samoloty elektryczne są obecnie zarezerwowane dla mobilności powietrznej na krótkich dystansach.

Jakie są obecne zalety i ograniczenia samolotów napędzanych wodorem?

Zalety

• Zero bezpośrednich emisji (tylko para wodna)
• Doskonała gęstość energii masowej
• Odpowiedni do lotów regionalnych i średniodystansowych
• Kompatybilny z produkcją odnawialną

Obecne ograniczenia

Pomimo swojego potencjału, samoloty napędzane wodorem napotykają na poważne przeszkody:

• Nieistniejąca lub ograniczona globalna infrastruktura: bardzo niewiele lotnisk jest w nią wyposażonych.
• Złożone przechowywanie kriogeniczne: -253°C dla ciekłego wodoru.
• Bezpieczeństwo: wodór jest wysoce łatwopalny, co wymaga spełnienia bardzo rygorystycznych norm.
• Wysokie koszty: specjalistyczna technologia i materiały są wciąż drogie.
• Waga i objętość: zbiorniki zajmują więcej miejsca niż parafina.
• Ograniczona produkcja ekologiczna: większość wodoru na świecie jest nadal „szara”.

Samoloty napędzane wodorem mają doskonały potencjał ekologiczny, ale wciąż pozostaje wiele wyzwań technologicznych i logistycznych do pokonania.

Które kraje inwestują w lotnictwo napędzane wodorem?

Wiele rządów i producentów na całym świecie intensywnie inwestuje w rozwój lotnictwa napędzanego wodorem. Oto najważniejsze inicjatywy w poszczególnych krajach:

• 🇫🇷 Francja
  • Program Airbus ZEROe
  • Rozwój wodorowego prywatnego odrzutowca Beyond Aero
  • Wsparcie rządowe za pośrednictwem krajowego planu wodorowego
• 🇩🇪 Niemcy
  • Udział w projekcie HY4
  • Inwestycja Lufthansa Technik
  • Ścisła współpraca technologiczna z Airbus
• 🇺🇸 Stany Zjednoczone
  • Projekty silników wodorowych w Pratt & Whitney
  • Wdrożenie modułowych rozwiązań przez Universal Hydrogen
  • Badania nad zdekarbonizowanym lotnictwem w Boom Supersonic
• 🇯🇵 Japonia
  • Rozwój infrastruktury przez Kawasaki Heavy Industries
  • Rządowa mapa drogowa dla wodoru w lotnictwie regionalnym
• 🇬🇧 Wielka Brytania
  • ZeroAvia liderem w dziedzinie małych samolotów wodorowych
  • Zaawansowane badania w Rolls-Royce
  • Finansowanie regionalnych projektów niskoemisyjnych
    

Europa, Stany Zjednoczone i Japonia są obecnie głównymi motorami innowacji wodorowych w globalnym przemyśle lotniczym.

Różne projekty samolotów i prywatnych odrzutowców napędzanych wodorem

Wielu profesjonalistów ze świata aeronautyki przygląda się tej alternatywie dla stosowania parafiny. Mając na uwadze cel, jakim jest zrównoważone lotnictwo, stopniowo realizowane są różne projekty.

Niedawno, na przykład, GE Aviation i Safran połączyły siły z Airbusem, aby przetestować silnik napędzany wodorem.

A Beyond Aerospace, firma lotnicza z siedzibą w Tuluzie założona w 2020 roku, planuje stworzyć prywatny odrzutowiec napędzany wodorem po niedawnym zebraniu funduszy.

AEROAFFAIRES przedstawia inne projekty wodorowe w sektorze lotniczym.

1. Airbus i jego program samolotów ZEROe

Airbus współpracuje obecnie z kilkoma producentami silników, aby wyposażyć swoje samoloty. Należą do nich Pratt & Whitney, CFM International, Safran i General Electric. Airbus stopniowo ujawnia plany dotyczące samolotów napędzanych wodorem.

W szczególności dzięki 3 różnym koncepcjom o nazwie ZEROe, oznaczającym zerową emisję. Do 2035 r. producent samolotów chce mieć w powietrzu samoloty w pełni zasilane wodorem i neutralne pod względem emisji CO2.

Airbus jest obecnie w fazie testów A380. Do 2025 r. producent samolotów opracuje system zasilania wodorem jednego z 4 silników samolotu.

Na razie A380 na stanowisku testowym jest wyposażony w piąty silnik, który działa na wodór. 4 zbiorniki o łącznej pojemności 400 kg wodoru są umieszczone w pobliżu i z tyłu samolotu, aby dostarczać ciekły wodór do testowanego silnika.

Według producenta samolotu, projekt „określi specyfikacje wodorowego układu napędowego, będzie nadzorował testy w locie i zapewni A380 stanowisko testowe do testowania silnika wodorowego w fazie przelotowej”.

Pozostałe 4 silniki znajdujące się pod skrzydłami będą nadal działać normalnie podczas faz testowych silnika wodorowego.

Źródło zdjęcia: Airbus

2. Pratt & Whitney i jego silnik wodorowy

Amerykański producent silników od jakiegoś czasu przygląda się wodorowi. W rzeczywistości Pratt & Whitney po raz pierwszy podniósł możliwość stworzenia samolotu napędzanego wodorem w 1957 roku. Amerykańska firma była jedną z pierwszych, które wykorzystały ten sektor i przetestowały możliwości oferowane przez wodór.

Do tej pory Pratt & Whitney ujawnił, że pracuje nad nowym silnikiem wodorowym, który ostatecznie będzie napędzał samoloty i prywatne odrzutowce. Co więcej, firma lotnicza współpracuje już ramię w ramię z producentami samolotów, w szczególności z Airbusem.

Airbus dostarcza około 35% silników do modelu Airbus A320 Neo, a także wszystkie silniki do modelu A220 tego producenta. Pomysł Pratt & Whitney polega na zbudowaniu silnika zdolnego do wykorzystania ciekłego wodoru w celu zastąpienia pierwotnie stosowanej parafiny.

Aby pójść o krok dalej, planuje również odzyskiwać parę wodną wytwarzaną przez wodór podczas procesu spalania. Przyszłość „zerowej emisji” jest w drodze!

3. Partnerstwa na rzecz wyposażenia lotnisk w wodór

Giganci lotniczy już teraz łączą siły, aby zaoferować instalacje wodorowe na lotniskach. Tak jest w przypadku Air Liquide, Airbus i Vinci Airports, które łączą siły, aby przejść na zrównoważone lotnictwo.

Ogłosiły one dziesięcioletni plan, który ma pomóc lotniskom i innym obiektom w zaopatrzeniu w wodór. Pierwszym pilotażowym lotniskiem, które z niego skorzysta, jest Lyon-Saint Exupéry. W 2023 r. otrzyma ono punkty dystrybucji wodoru.

Początkowo wodór będzie wykorzystywany do zasilania sprzętu naziemnego, takiego jak pojazdy na pasie startowym i maszyny przeładunkowe.

Następnie, do 2030 r., te punkty dystrybucji będą wykorzystywane do zasilania samolotów ciekłym wodorem.

AEROAFFAIRES: zaangażowanie w zrównoważone lotnictwo

Od 1991 r. AEROAFFAIRES pomaga swoim klientom wynajmować prywatne odrzutowce, mając jasną ambicję: połączyć komfort, wydajność i zaangażowanie w ochronę środowiska.

• 100% kompensacji emisji dwutlenku węgla dla każdego lotu.
• Dostęp do 20 000 samolotów na całym świecie.
• ponad 120 000 przewiezionych pasażerów z oceną zadowolenia klientów na poziomie 4,9/5.

Chcesz dowiedzieć się więcej o naszych odpowiedzialnych rozwiązaniach w zakresie transportu lotniczego lub zarezerwować lot? Skontaktuj się z nami 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, w tym w weekendy i święta:

Francja +33 (0)1 44 09 91 82 | USA +1845 373 3456 | Wielka Brytania +44 84 4986 0547

Uzyskajwycenę online za pomocą kilku kliknięć.