Airbus' new zero-emission concept aircraft

Novo konceptualno letalo brez emisij podjetja Airbus

Podjetje Airbus želi do leta 2035 razviti prvo komercialno brezemisijsko letalo na svetu (s pogonom na vodik). Njegova konceptna letala ZEROe bodo omogočila raziskovanje različnih konfiguracij in vodikovih tehnologij, ki bodo oblikovale razvoj prihodnjih brezemisijskih letal.

Podjetje Airbus je sporočilo, da se raziskave vodika kot morebitnega nosilca energije za pogon prihodnjih brezemisijskih letal v zadnjih letih krepijo, vendar pot do letal na vodikov pogon zahteva znaten napor znotraj letalske industrije in širše. Ker je podjetje Airbus napovedalo svojo ambicijo, da do leta 2035 razvije prvo komercialno letalo brez emisij na svetu, to pomeni, da bo treba najbolj motečo tehnologijo brez emisij za zmanjšanje podnebnih vplivov letalske industrije natančno preizkusiti in oceniti. In vodik zagotovo izstopa iz paketa: po notranjih izračunih podjetje Airbus ocenjuje, da lahko vodik zmanjša letalske emisije CO2 do 50 %.

Letalski sektor si prizadeva za zrelost tehnologije, od shranjevanja vodika, stroškov in infrastrukture do javnega dojemanja varnosti, hkrati pa se spopada z nekaterimi glavnimi izzivi. Vodik velja za eno najperspektivnejših brezemisijskih tehnologij za prihodnja letala. Kljub dejstvu, da ima vodik maso gostote energije na enoto, ki je trikrat večja od običajnega reaktivnega goriva, je treba pred širokim sprejetjem rešiti različne izzive. S tehnične strani bodo morali letalski inženirji uporabiti tehnologije, razvite v avtomobilski in vesoljski industriji, ter uskladiti tehnologijo s komercialnimi letalskimi dejavnostmi, zlasti tako, da bodo zmanjšali maso in stroške. Poseben izziv je, kako shraniti vodik na letalu. Danes je skladiščenje tekočega vodika med najobetavnejšimi možnostmi, medtem ko shranjevanje vodika kot stisnjenega plina predstavlja izziv zaradi trenutnih zahtev glede mase in prostornine letala. Poleg tega bo letalska industrija morala doseči enake ali boljše varnostne cilje, kot je bila dosežena z obstoječimi komercialnimi letali. Trenutno se pri načrtovanju in delovanju današnjih letal na kerozin upoštevajo obsežni varnostni ukrepi. Prihodnji pogonski sistemi za vodik bodo zato morali doseči enakovredne ali boljše stopnje varnosti, preden se letala na vodikov pogon lahko dvignejo v nebo.

Drugi ključni izziv za široko uporabo je razpoložljivost tekočega vodika in stroški na letališčih. Da bi vodik zares dosegel široko uporabo v letalski industriji, mora biti na voljo na letališčih po vsem svetu. Napredek na tem področju je še v začetni fazi. Eden glavnih izzivov je razvoj obsežnih prometnih in infrastrukturnih rešitev, ki so potrebne za oskrbo letališč s potrebnimi količinami vodika, ki so potrebne za oskrbo letala. Vodik je na voljo v velikih količinah v oceanih, jezerih in ozračju, vendar ga je treba ločiti od kisika v vodi, da se lahko uporabi v industrijske namene. Podjetje Airbus trenutno sodeluje z letališči in letalskimi družbami, da bi zagotovilo potrebno vodikovo infrastrukturo. To vključuje raziskave o tem, kako bi lahko ves kopenski promet, povezan z letališči (npr. tovornjaki, potniški avtobusi, letalski vlačilci itd.), razogljičili v celotnem časovnem okviru 2020 let.

Podjetje Airbus cilja na uporabo zelenega vodika za gorivo svojih prihodnjih brezemisijskih letal. Glenn Llewellyn (podpredsednik podjetja Zero-Emission Aircraft) meni, da bi lahko upadajoči stroški energije iz obnovljivih virov in povečanje proizvodnje vodika povzročili, da bi zeleni vodik postal vse bolj stroškovno konkurenčen obstoječim možnostim, kot so reaktivna goriva in trajnostna letalska goriva.

 

Slika: Vsi trije koncepti ZEROe – hibridna vodikova letala. Source: https://www.airbus.com/innovation/zero-emission/hydrogen/zeroe.html

Koncepti, ki spreminjajo prihodnost letal: obstajata dve široki vrsti pogona na vodik: zgorevanje vodika in vodikove gorivne celice. Tri konceptna brezemisijska letala podjetja Airbus, znana kot ZEROe, so hibridna vodikova letala. To pomeni, da jih poganjajo spremenjeni plinskoturbinski motorji, ki kot gorivo uporabljajo tekoči vodik. Hkrati z vodikovimi gorivnimi celicami ustvarjajo tudi električno energijo, ki dopolnjuje plinsko turbino, kar ima za posledico visoko učinkovit hibridno-električni pogonski sistem. Vendar ima vsaka možnost nekoliko drugačen pristop k integraciji sistema za shranjevanje in distribucijo tekočega vodika. Inženirji podjetja Airbus so zasnovali integracijske rešitve, ki natančno upoštevajo izzive in možnosti vsakega tipa letala.

Letalo Turbofan (120–200 potnikov) z dosegom 2.000+ navtičnih milj, ki lahko deluje čezcelinsko, bo imelo dva hibridna vodikova turbopropelerska motorja, ki bosta zagotavljala potisno silo. Sistem za shranjevanje in distribucijo tekočega vodika bo nameščen za zadnjo pregrado tlaka.

Letalo Turboprop (do 100 potnikov) z dosegom 1.000 navtičnih milj, ki lahko deluje na kratke razdalje, bo imelo dva hibridna vodikova turbopropelerska motorja, ki bosta poganjala propelerje z osmimi lopaticami, ki bodo zagotavljali potisno silo. Sistem za shranjevanje in distribucijo tekočega vodika bo nameščen za zadnjo pregrado tlaka.

Z letalom Blended-Wing Body (do 200 potnikov) bodo posode za shranjevanje tekočine shranjene pod krili, dva hibridna vodikova turbopropelerska motorja pa bosta zagotavljala potisno silo.

Ti koncepti bodo pomagali raziskati in razviti zasnovo in obliko prvega podnebno nevtralnega brezemisijskega komercialnega letala, ki naj bi ga podjetje Airbus začelo uporabljati do leta 2035. Ker vodik vse bolj postaja temelj razvoja novih prometnih rešitev, kot so avtomobili in avtobusi, se bo dojemanje vodika v javnosti verjetno spremenilo – to bi moralo pozitivno vplivati na sprejemanje vodika v letalih. Pot do razširjenega sprejemanja vodika v letalstvu je sicer še vedno dolga. Toda mednarodno usklajevanje med industrijskimi panogami naj bi podprlo razvoj vodikovega gospodarstva – pomembnega prizadevanja za doseganje ambicioznih globalnih ciljev razogljičenja v naslednjih dveh desetletjih.

Viri za ta članek:
Uradna spletna stran podjetja Airbus – ZEROe
Uradna spletna stran podjetja Airbus – Konceptna letala Airbus
Uradna spletna stran podjetja Airbus – Airbus razkriva novi koncept letal brez emisij
Uradna spletna stran podjetja Airbus – Vodik v letalstvu

Pripravil: Dejan Tasić, mag. inž. energ., projektni koordinator pri Štajerski gospodarski zbornici



Language