Все, що вам потрібно знати про літаки на водневих двигунах: майбутнє сталої авіації?

До 2050 року бізнес-авіація та авіація в цілому має стати вуглецево-нейтральною.

В рамках цього руху до сталої авіації впроваджується низка рішень, таких як використання біопалива SAF або електричних літаків і моделей, таких як Volocopter, електричний літак Alice або CityAirBus.

Однак ряд авіабудівників працюють над іншою альтернативою: літаками на водневих двигунах.

AEROAFFAIRES представляє це альтернативне рішення для авіації з нульовим рівнем викидів.

Що таке водень і як він використовується в авіації?

Декарбонізація авіаційного сектору є метою виробників літаків до 2050 року. Водень – це довгострокове рішення, яке зараз вивчається. Але що таке водень? Які його переваги?

Водень – один з 2 елементів, що утворюють воду. Це також найлегший елемент на Землі (частина періодичної таблиці). Він міститься у водоймах, озерах, океанах і навіть в атмосфері.

Як він працює? Водень спалюється в газових турбінах двигуна в камерах згоряння. Потім, завдяки паливному елементу, енергія, що виділяється, перетворюється на електричну енергію, яка потім живить двигун.

Всередині літака водень може зберігатися в газоподібному або рідкому стані при температурі -235 градусів. Оскільки він має меншу щільність, ніж сучасний парафін, конструкції літаків можна буде модифікувати в майбутньому.

Нарешті, водень не забруднює навколишнє середовище, оскільки викиди, які він продукує, є нічим іншим, як водяною парою, тож ми можемо скористатися цією можливістю, щоб досягти нульових викидів до 2050 року.

У чому різниця між зеленим, синім і сірим воднем?

Розуміння різних типів водню має важливе значення для оцінки їхнього впливу на навколишнє середовище. Не всі вони виробляються однаково:

• Сірий водень
  • Виробляється з природного газу або вугілля за допомогою процесу, що називається паровим риформінгом.
  • Виділяє велику кількість CO₂, що робить його найбільш забруднюючою формою.
• Синій водень
  • Виробляється тим самим методом, що й сірий, але з уловлюванням та зберіганням викидів CO₂.
  • Менш забруднює навколишнє середовище, ніж сірий, але все ще залежить від викопного палива.
• Зелений водень
  • Отримують шляхом електролізу води з використанням відновлюваних джерел енергії (сонця, вітру).
  • Не утворює прямих викидів CO₂, є справді чистим і стійким.

Тільки “зелений” водень дійсно сумісний з цілями сталої авіації. Саме до нього звертається Airbus та інші великі гравці в авіаційному секторі.

Літаки на водневих двигунах проти електричних: у чому різниця?

Обидві технології спрямовані на декарбонізацію повітряного транспорту, але вони базуються на різних принципах і способах використання. Пропонуємо наочне порівняння основних відмінностей:

Літак на водневих двигунах

• Використовує водень як джерело енергії (спалюється в двигуні або перетворюється на електроенергію за допомогою паливних елементів).
• Пропонує середню та велику дальність польоту, особливо підходить для регіональних та майбутніх далекомагістральних рейсів.
• Паливо поповнюється шляхом заповнення баків, що є швидшим процесом, ніж підзарядка акумуляторів.
• Має більше корисне навантаження, ніж електричні, оскільки на нього менше впливає вага палива.
• Призначений для комерційних рейсів, приватних літаків і міжрегіональних маршрутів.

Електричні літаки

• Працює від акумуляторних електричних батарей.
• Малий і середній радіус дії, обмежений щільністю енергії акумуляторів.
• Потребує тривалого часу підзарядки, що обмежує частоту обертів.
• Має обмежене корисне навантаження через вагу бортових батарей.
• В основному використовується для легких літаків, повітряних таксі або коротких внутрішньоміських перельотів.
  

Простіше кажучи, літаки на водневих двигунах краще підходять для далеких перельотів і комерційного зростання, тоді як електричні літаки наразі зарезервовані для повітряної мобільності на короткі відстані.

Які поточні переваги та обмеження мають літаки на водневих двигунах?

Переваги

• Нульові прямі викиди (лише водяна пара)
• Відмінна питома маса енергії
• Підходить для регіональних і середньомагістральних перельотів
• Сумісність з відновлюваними джерелами енергії

Поточні обмеження

Незважаючи на свій потенціал, літаки на водневих двигунах стикаються з серйозними перешкодами:

• Неіснуюча або обмежена глобальна інфраструктура: дуже мало аеропортів обладнано.
• Складне кріогенне зберігання: -253°C для рідкого водню.
• Безпека: водень є легкозаймистим, що вимагає дуже суворих стандартів.
• Висока вартість: спеціалізовані технології та матеріали все ще дорогі.
• Вага та об’єм: резервуари займають більше місця, ніж парафін.
• Обмежене “зелене” виробництво: більша частина світового водню все ще “сіра”.

Літаки на водневих двигунах мають чудовий екологічний потенціал, але є ще багато технологічних і логістичних проблем, які потрібно подолати.

Які країни інвестують у водневу авіацію?

Багато урядів і виробників по всьому світу інвестують значні кошти в розвиток водневої авіації. Ось основні ініціативи за країнами:

• 🇫🇷 Франція
  • Програма Airbus ZEROe
  • Розробка приватного водневого літака Beyond Aero
  • Державна підтримка через національний водневий план
• 🇩🇪 Німеччина
  • Участь у проєкті HY4
  • Інвестиції від Lufthansa Technik
  • Тісна технологічна співпраця з Airbus
• 🇺🇸 Сполучені Штати Америки
  • Проекти водневих двигунів у Pratt & Whitney
  • Розгортання модульних рішень від Universal Hydrogen
  • Дослідження декарбонізованої авіації в Boom Supersonic
• 🇯🇵 Японія
  • Розвиток інфраструктури за допомогою Kawasaki Heavy Industries
  • Урядова дорожня карта для водню в регіональній авіації
• 🇬🇧 Сполучене Королівство
  • Лідерство ZeroAvia в галузі малих водневих літаків
  • Передові дослідження в Rolls-Royce
  • Фінансування регіональних проектів з низьким рівнем викидів
    

Європа, США та Японія наразі є основними рушіями водневих інновацій у світовій аерокосмічній галузі.

Різноманітні проекти літаків і приватних літаків на водневих двигунах

Багато професіоналів в авіаційному світі розглядають цю альтернативу використанню парафіну. З метою сталого розвитку авіації, різні проекти поступово втілюються в життя.

Нещодавно, наприклад, GE Aviation і Safran об’єднали зусилля з Airbus для випробування двигуна, що працює на водні.

А тулузька аерокосмічна компанія Beyond Aerospace, заснована у 2020 році, планує створити приватний літак на водневих двигунах після нещодавнього збору коштів.

AEROAFFAIRES представляє інші водневі проєкти в авіаційному секторі.

1. Airbus і його програма літаків ZEROe

Наразі Airbus співпрацює з кількома виробниками двигунів для оснащення своїх літаків. Серед них Pratt & Whitney, CFM International, Safran і General Electric. Airbus поступово розкриває плани щодо літаків на водневих двигунах.

Зокрема, 3 різні концепції під назвою ZEROe, що означає “нульові викиди”. До 2035 року авіабудівник хоче мати в повітрі повністю водневі літаки з нульовим рівнем викидів CO2.

Наразі Airbus перебуває на етапі випробувань на літаку A380. До 2025 року авіабудівник створить систему для живлення одного з 4 двигунів літака воднем.

На даний момент A380 на випробувальному стенді оснащений 5-м двигуном, який працює на водні. 4 баки загальним об’ємом 400 кг водню розташовані поруч і в задній частині літака для подачі рідкого водню до двигуна, що тестується.

За словами виробника літака, проект дозволить “визначити технічні характеристики водневої силової установки, проконтролювати льотні випробування і забезпечити A380 випробувальним стендом для тестування водневого двигуна на крейсерській фазі”.

Інші 4 двигуни, розташовані під крилами, продовжуватимуть працювати у звичайному режимі під час випробувань водневого двигуна.

Фото: Airbus

2. Pratt & Whitney та її водневий двигун

Американський виробник двигунів вже деякий час придивляється до водню. Насправді, Pratt & Whitney вперше підняла питання про можливість створення літаків на водневих двигунах ще в 1957 році. Американська компанія була однією з перших, хто почав освоювати цей сектор і тестувати можливості, які пропонує водень.

На сьогоднішній день Pratt & Whitney повідомила, що працює над новим водневим двигуном, який з часом стане двигуном для літаків і приватних літаків. Більше того, аерокосмічна компанія вже працює пліч-о-пліч з виробниками літаків, зокрема з Airbus.

Airbus постачає близько 35% двигунів для моделі Airbus A320 Neo, а також всі двигуни для моделі A220 виробника. Ідея Pratt & Whitney полягає в тому, щоб створити двигун, здатний використовувати рідкий водень замість парафіну, який використовувався раніше.

Щоб піти ще далі, компанія також планує утилізувати водяну пару, що утворюється під час згоряння водню. Майбутнє “нульових викидів” вже в дорозі!

3. Партнерства для оснащення аеропортів воднем

Авіаційні гіганти вже об’єднуються, щоб запропонувати водневі установки в аеропортах. Так, компанії Air Liquide, Airbus та Vinci Airports об’єднують зусилля для переходу на екологічно чисту авіацію.

Вони оголосили про десятирічний план допомоги аеропортам та іншим об’єктам у забезпеченні воднем. Першим пілотним аеропортом, який отримає вигоду, стане Ліон-Сент-Екзюпері. У 2023 році він отримає газорозподільні пункти з воднем.

Спочатку водень буде використовуватися для живлення наземного обладнання, такого як злітно-посадкові смуги та вантажно-розвантажувальні машини.

Потім, до 2030 року, ці розподільчі пункти будуть використовуватися для забезпечення літаків рідким воднем.

AEROAFFAIRES: відданість принципам сталої авіації

З 1991 року AEROAFFAIRES допомагає своїм клієнтам наймати приватні літаки, маючи чітку мету: поєднати комфорт, продуктивність та екологічну відповідальність.

• 100% компенсація викидів вуглецю за кожен політ.
• Доступ до 20 000 літаків по всьому світу.
• перевезено понад 120 000 пасажирів з рейтингом задоволеності клієнтів 4,9/5.

Хочете дізнатися більше про наші відповідальні рішення в галузі авіаперевезень або забронювати рейс? Зв’яжіться з нами 24 години на добу, 7 днів на тиждень, включаючи вихідні та державні свята:

Франція +33 (0)1 44 09 91 82 | США +1845 373 3456 | Великобританія +44 84 4986 0547

Отримайтепропозицію онлайн всього за кілька кліків.