Тихи и зелени: водородните самолети литват до 2035 г.

Самолетите, използващи водород, биха отделяли само вода при летенето си.
(снимка: CC0 Public Domain)

Днес авиацията е отговорна за 3,6% от емисиите на парникови газове в ЕС. Съвременните самолети използват горивото керосин, примесено с редица специфични химикали, но то се явява сериозен замърсител на атмосферата. Самолетите, задвижвани от водород, могат да се окажат жизнеспособна алтернатива за континенталните полети и, изненадващо, прогнозата е те да полетят в небето още през 2035 година.

Едно от възможните решения за въздушния транспорт е използването на нов тип „гориво” за самолетите, така че при летенето си те да не произвеждат вредни емисии – става дума за водород. Дълго рекламиран като „устойчиво гориво”, водородът се очертава като обещаваща възможност за авиацията. Вече са на ход тестовете за доказване на неговата ефективност.

Самолетите, използващи водород, биха отделяли само вода при летенето си. Първоначалните тестове предполагат, че този вид въздухоплавателни средства могат да бъдат също толкова бързи, колкото „традиционните” самолети. Те ще са способни да превозват повече от сто пътника на полет на хиляди километри. Неотдавнашен доклад за потенциала на „водородната авиация” сочи, че такива самолети могат да се появят на пазара още през 2035 година.

Водородното гориво

Разбира се, че самото понятие „гориво” тук се използва метафорично, тъй като летенето с водородна тяга не предполага горивен процес, отбелязва Horizon – The EU Research & Innovation Magazine.

Водородните самолети биха изглеждали подобно на традиционните самолети, макар и с малко по-голяма дължина, казват специалистите. По-малките самолети вероятно ще използват витлови двигатели, като енергията от тях ще идва от водородни горивни клетки. По-големите самолети пък ще могат да използват водород за захранване на големи, реактивни двигатели.

В доклад на ЕС относно водородната авиация, публикуван на 22 юни, се казва, че водородът е възможно да се използва още през 2035 г. за захранване на комерсиален пътнически самолет при полет на разстояние 3000 км. До 2040 г. или по-нататък би трябвало да е възможно да се извърши и полет със среден пробег 7000 километра. При това положение само полетите на далечни разстояния ще останат „за традиционната авиация”.

„До 2035 г. би трябвало са възможни полетите с водороден самолет на къси разстояния”, казва д-р Барт Бийбък, изпълнителен директор на съвместното предприятие „Горивни клетки и водород”, европейско публично-частно партньорство за ускоряване на въвеждането на тези технологии на пазара. „Това означава, че на европейска земя бихме могли да свържем всички големи градове в Европа, използвайки само самолети, захранвани с водород. До 2050 г. амбициозният сценарий е 40% от авиопарка (на европейската авиация) да се захранва от водород”.

Постигането на тази цел ще зависи от редица фактори. Първо и най-важно, технологиите за съхранение на водород трябва да се развият, за да може да се осигурява достатъчно течен водород за самолетите за тези пътувания. Необходимо е да бъдат намерени нови начини за транспортиране на водорода до летищата. Ще е нужно известно препроектиране на самолетите, най-вече от гледна точка на интериора, за да се намери най-подходящ начин за вграждане на водородните системи в тях.

„От гледна точка на интеграцията все още нищо не е направено в големите самолети”, казва д-р Бийбък. „Това ще бъде голямо предизвикателство. Ще трябва да подготвим много стандарти, кодекси и наредби. Например, какво би било изискването за изпитване на резервоарите за водород за авиацията? Все още много от тези изследвания не са започнати”.

Голям напредък обаче е постигнат в разработването на основната технология на водородните самолети. През 2008 г. Boeing вдигна във въздуха първия в света самолет с водород от летище близо до Мадрид, Испания. Това бе едноместно превозно средство, което доказа, че технологията е жизнеспособна. А през 2016 г. на летището в Щутгарт полетя първият четириместен водороден самолет, построен в Германия от германската агенция за аеронавигационни изследвания (DLR) и университета в Улм заедно с частна компания, наречена H2FLY.

Четири компонента

Водородните самолети по същество имат четири основни компонента – система за безопасно съхраняване на течен водород, горивни клетки за преобразуване на водорода в електричество, устройство за контрол на мощността на клетките и накрая – електромотор за завъртане на витлата. За да можем да имаме комерсиални водородни самолети, всички тези четири области трябва да бъдат достатъчно развити.

В Испания проект, наречен HEAVEN, работи по интегрирането на четирите компонента в експериментален самолет. Разработва се тягов агрегат за задвижване на витлата с висока скорост чрез електрическа енергия, като се използват системи за съхранение на течен водород подобни на тези, вграждани във водородните автомобили.

„Това ще бъде първата система за съхранение на течен водород (за самолети), която ще бъде свързана с горивна клетка и електрически двигател и след това ще лети в тестов полет”, казва д-р Йозеф Кало от DLR и член на екипа на HEAVEN. „Съхранението на водород (направено от френската фирма Air Liquide) е изградено и ще бъде завършено през тази година. Следващата година ще бъде време за интеграция. И после, в края на 2022 г., ще направим първия полет”.

Разработеният по проекта двигател е високоефективен и в същото време работи съвсем тих. Той генерира шум приблизително същия като от автомобилен двигател с вътрешно горене, казват създателите му. Това означава, че пътниците могат да се насладят на приятен тих полет.

За 45-местен самолет витловият водороден модел ще може да достига скорост 600 километра в час. Това е малко по-малко от традиционното за сега използваните самолети, които летят с около 850 километра в час. Затова усърдно се работи по разработване на водородни турбини, които са по-ефективни при по-висока скорост.

Зелена авиация

По-голямата част от водорода в света днес се произвежда чрез преобразуване на метан, добит от природен газ – изкопаемо гориво, при което се отделя голямо количество въглероден диоксид. В бъдеще обаче се очаква водородът да се добива преди всичко чрез използване на електрически ток от възобновяем източник, „разцепващ” вода на съставните й вещества – кислород и водород. Това ще означава драстично намаляване на емисиите за производство на водород. Когато технологията започне да се прилага в мащаб, авиацията ще може да се превърне в наистина „зелена” форма на пътуване.

„До 2050 г. трябва да станем въглеродно неутрално общество и авиационният сектор трябва да даде своя принос”, каза д-р Бийбък. „Разбира се, не само авиацията ще трябва да се адаптира. Всички трябва да работим заедно. Но ние не можем да победим промените в климата, без авиацията да бъде декарбонизирана”.

Европа има амбицията да играе основна роля в този преход, разработвайки най-съвременни и екологични водородни технологии, сред които водородните самолети са само една част. Тогава ще можем спокойно да кажем, че полет от Париж до Мадрид или от Мюнхен до Рим е „зелен”, екологичен, изпълнен чрез екологично чист въздухоплавателен съд, който не произвежда вредни емисии и не оказва влияние върху изменението на климата – вълнуващ поглед към нашето декарбонизирано бъдеще.