Tehnologia celulelor de combustibil cu hidrogen ar putea înlocui motoarele cu reacție în avioane?

Airbus a anunțat recent că intenționează să proiecteze, să construiască și să demonstreze un „sistem de propulsie de clasă megawați” pentru o aeronavă de pasageri la scară largă, care include tehnologia celulelor de combustibil cu hidrogen cu stocare criogenică de hidrogen, în mai puțin de patru ani.

Asta nu înseamnă că un avion jumbo cu pile de combustibil cu hidrogen este pe drum în acel interval de timp sau că compania vede tehnologia cu celule de combustibil ca un înlocuitor complet pentru motoarele cu reacție. Dar ar putea înlocui unele motoare cu reacție la scară mică cu mult înainte ca motorul cu ardere internă să fie complet interzis din automobile.

Compania spune că „ar putea fi testată în zbor până la mijlocul acestui deceniu, în jurul anului 2026” și numește hidrogenul „o opțiune foarte atractivă” în încercarea companiei de a aduce pe piață aeronave cu emisii zero până în 2035. .

După cum subliniază compania, are efectiv trei opțiuni cu hidrogen. Poate arde hidrogen în motoarele cu turbine cu gaz modificate; poate folosi pile de combustibil cu hidrogen pentru a crea electricitate; sau poate folosi o combinație a ambelor.

Pentru oricare dintre aceste rute, ar putea produce hidrogen din energie regenerabilă, cum ar fi energia eoliană și solară, dar mergând pe traseul vehiculelor electrice cu celule de combustibil înseamnă că astfel de avioane ar avea efectiv zero emisii.

Dacă țineți mașinile la un standard mai înalt, de ce nu avioanele?

Acest lucru ar ajuta la rezolvarea unui adevăr incomod: mașinile, camioanele și autobuzele nu sunt singura problemă de emisii în transport. Călătoriile aeriene comerciale reprezintă aproximativ 2% din emisiile globale de gaze cu efect de seră sau, în Statele Unite, mai mult de 3% din emisiile de gaze cu efect de seră și aproximativ 10% din emisiile totale din transporturi. Dacă emisiile automobilelor pot face progrese mari în ceea ce privește electrificarea, de ce nu pot producătorii de avioane să-și intensifice jocul?

Acest lucru se datorează în parte pentru că cealaltă parte incomodă este aceasta: tehnologia actuală a bateriilor auto nu este încă atât de densă în energie pe cât ar trebui să fie pentru a zbura pe rute comerciale lungi sau avioane mai mari. De asemenea, stocarea hidrogenului va avea nevoie de un nou tip de soluție pentru a valorifica densitatea energetică de care are nevoie o aeronavă.

Airbus, în aceste anunţuri recente, precizează că aeronava va încorpora un rezervor de stocare a hidrogenului criogenic, care funcţionează la -253 de grade Celsius. Stocarea hidrogenului la o presiune foarte mare de 700 de bari nu ar fi suficientă, spune el, dar la temperaturi atât de rece, hidrogenul devine un lichid mai dens energetic. Chiar și atunci, patru litri de hidrogen lichid reprezintă doar un litru de combustibil standard pentru avioane, spune Airbus. Așa că nu vă așteptați la o gamă care rivalizează încă cu un Boeing 777 sau un Airbus A350.

Cerințele de siguranță și durabilitate sunt mai stricte decât ar putea fi pentru lansatoarele spațiale, spune Airbus, deoarece aeronavele comerciale nu numai că ar trebui să reziste la 20.000 de decolări și aterizări, dar ar trebui să păstreze hidrogenul lichid mai mult timp. Pentru acea soluție, el lucrează la o abordare a materialelor compozite.

Demonstratorul de celule de combustibil are încă mulți pași de făcut în dezvoltare și testare. Acesta va fi construit pe „platforma de testare multimodală” a Airbus A380 MSN001 și va fi modificat extern pentru a transporta podul motorului cu celule de combustibil. Airbus este în parteneriat cu furnizorul de automobile Elring Klinger și este într-o asociere cu acea companie numită Aerostack pentru stive de celule de combustibil, care generează electricitate (plus apă și căldură) din hidrogen printr-o reacție electrochimică strict controlată.

Platforma Airbus ZeroE

Sunt șanse, la fel ca în mașinile cu celule de combustie precum Toyota Mirai, ca un pachet de baterii litiu-ion să joace un rol în a ajuta la amortizarea energiei sau, în acest caz, în furnizarea unei coborâri de urgență dacă stiva se oprește.

Nu sa terminat încă pentru rolul pilelor de combustie în transportul terestru

Astfel de soluții s-ar putea integra bine într-un viitor în care cercetările de ansamblu sugerează că celulele de combustie ar putea avea un viitor grozav în aviație, transport maritim și industria grea, în timp ce fereastra de oportunitate pentru celulele de combustibil poate dispărea rapid pentru multe formate de camioane și autobuze.

Între timp, atât Airbus, cât și Boeing continuă să lucreze la motoare hibride de următoarea generație care ar putea electrifica turbopropulsoarele. Și companiile mai mici au finalizat zboruri scurte de avioane comerciale electrice.

În Statele Unite, aeronavele nu au fost încă supuse standardelor privind gazele cu efect de seră până în 2020, când EPA le-a adăugat pentru noi avioane comerciale și mari de pasageri, după ani de rezistență a industriei. Puteți vedea o perioadă în care cadrele de reglementare vor introduce obiective mai stricte, așa că până când lucruri precum teleportarea sau tunelurile de mare viteză devin realitate, inovația jumbo-jet ar putea fi modalitatea de a-și salva existența.