Все, что вам нужно знать о самолетах на водородном топливе: будущее экологичной авиации?

К 2050 году деловая авиация и авиация в целом должны стать углеродно-нейтральными.

В рамках этого движения к устойчивому развитию авиации уже существует ряд решений, таких как использование биотоплива SAF или электрических самолетов и моделей, таких как Volocopter, электросамолет Alice или CityAirBus.

Однако ряд авиастроителей работает над другой альтернативой: самолетами, работающими на водороде.

AEROAFFAIRES представляет это альтернативное решение для авиации с нулевым уровнем выбросов.

Что такое водород и как он используется в авиации?

Декарбонизация авиационного сектора — цель производителей самолетов на период до 2050 года. Водород — это долгосрочное решение, которое в настоящее время изучается. Но что такое водород? Каковы его преимущества?

Водород — один из двух элементов, образующих воду. Он также является самым легким элементом на Земле (входит в периодическую таблицу). Его можно найти в водоемах, озерах, океанах и даже в атмосфере.

Как он работает? Водород сжигается в газовых турбинах двигателя в камерах сгорания. Затем, благодаря топливному элементу, выделяемая энергия преобразуется в электрическую, которая питает двигатель.

Внутри самолета водород может храниться в газообразном или жидком состоянии при температуре -235 градусов. Поскольку его плотность ниже, чем у нынешнего парафина, в будущем можно будет модифицировать конструкции самолетов.

И наконец, водород не загрязняет окружающую среду, поскольку производимые им выбросы — это не более чем водяной пар, так что это возможность, которой мы можем воспользоваться для достижения нулевого уровня выбросов к 2050 году.

В чем разница между зеленым, голубым и серым водородом?

Понимание различных типов водорода необходимо для оценки их воздействия на окружающую среду. Все они производятся разными способами:

• Серый водород
  • Производится из природного газа или угля с помощью процесса, называемого паровым риформингом.
  • Выделяет большое количество CO₂, что делает его самым загрязняющим видом.
• Голубой водород
  • Производится тем же методом, что и серый, но с улавливанием и хранением выделяющегося CO₂.
  • Менее загрязняет окружающую среду, чем серый, но все еще зависит от ископаемого топлива.
• Зеленый водород
  • Получается в результате электролиза воды с использованием возобновляемых источников энергии (солнца, ветра).
  • Не производит прямых выбросов CO₂, действительно чистый и экологичный.

Только «зеленый» водород действительно совместим с целями устойчивого развития авиации. Именно к нему обращаются Airbus и другие крупные игроки авиационного сектора.

Самолеты на водороде и электросамолеты: в чем различия?

Обе технологии направлены на декарбонизацию воздушного транспорта, но в их основе лежат разные принципы и области применения. Вот наглядное сравнение основных различий:

Самолеты с водородным двигателем

• Использует водород в качестве источника энергии (сжигается в двигателе или преобразуется в электричество с помощью топливного элемента).
• Обладает средней и большой дальностью полета, особенно подходит для региональных и будущих дальнемагистральных рейсов.
• Топливо пополняется путем заполнения баков, что быстрее, чем подзарядка батарей.
• Грузоподъемность выше, чем у электрических, так как на нее меньше влияет вес топлива.
• Ориентирован на коммерческие рейсы, частные самолеты и межрегиональные маршруты.

Электрический самолет

• Работает от перезаряжаемых электрических батарей.
• Дальность полета низкая или средняя, ограничивается плотностью энергии батарей.
• Требует длительной подзарядки, что ограничивает частоту полетов.
• Имеет ограниченную полезную нагрузку из-за веса бортовых батарей.
• В основном используется для легких самолетов, воздушных такси или коротких внутригородских рейсов.
  

Проще говоря, самолеты на водородном топливе лучше подходят для дальних рейсов и коммерческого роста, в то время как электрические самолеты в настоящее время предназначены для передвижения по воздуху на короткие расстояния.

Каковы текущие преимущества и ограничения самолетов на водородном топливе?

Преимущества

• Нулевые прямые выбросы (только водяной пар)
• Отличная плотность энергии массы
• Подходит для региональных и среднемагистральных полетов
• Совместимость с возобновляемыми источниками энергии

Существующие ограничения

Несмотря на свой потенциал, самолеты на водородном топливе сталкиваются с серьезными препятствиями:

• Несуществующая или ограниченная глобальная инфраструктура: лишь немногие аэропорты оборудованы.
• Сложное криогенное хранение: -253°C для жидкого водорода.
• Безопасность: водород легко воспламеняется, что требует соблюдения очень строгих стандартов.
• Высокая стоимость: специализированные технологии и материалы по-прежнему дороги.
• Вес и объем: баллоны занимают больше места, чем парафин.
• Ограниченное «зеленое» производство: большая часть водорода в мире по-прежнему «серая».

Самолеты, работающие на водороде, обладают отличным экологическим потенциалом, но еще предстоит преодолеть множество технологических и логистических проблем.

Какие страны инвестируют в авиацию на водородном топливе?

Правительства и производители многих стран мира вкладывают значительные средства в развитие авиации на водородном топливе. Вот основные инициативы по странам:

• 🇫🇷 Франция
  • Программа Airbus ZEROe
  • Разработка водородного частного самолета Beyond Aero
  • Государственная поддержка через национальный водородный план
• 🇩🇪 Германия
  • Участие в проекте HY4
  • Инвестиции Lufthansa Technik
  • Тесное технологическое сотрудничество с Airbus
• 🇺🇸 Соединенные Штаты
  • Проекты водородных двигателей в компании Pratt & Whitney
  • Развертывание модульных решений компанией Universal Hydrogen
  • Исследования в области декарбонизированной авиации в компании Boom Supersonic
• 🇯🇵 Япония
  • Развитие инфраструктуры через Kawasaki Heavy Industries
  • Дорожная карта правительства по использованию водорода в региональной авиации
• 🇬🇧 Великобритания
  • Лидерство ZeroAvia в области малых водородных самолетов
  • Передовые исследования в Rolls-Royce
  • Финансирование региональных проектов по снижению выбросов
    

Европа, США и Япония в настоящее время являются основными двигателями водородных инноваций в мировой аэрокосмической промышленности.

Различные проекты по созданию самолетов и частных самолетов, работающих на водороде

Многие профессионалы в мире авиации рассматривают эту альтернативу использованию парафина. С целью создания экологически чистой авиации различные проекты постепенно воплощаются в жизнь.

Недавно, например, компании GE Aviation и Safran объединили усилия с Airbus для испытания двигателя, работающего на водороде.

А Beyond Aerospace, аэрокосмическая компания из Тулузы, основанная в 2020 году, планирует создать частный самолет на водородном топливе после недавнего привлечения средств.

AEROAFFAIRES представляет другие водородные проекты в секторе аэронавтики.

1. Airbus и его программа создания самолетов ZEROe

В настоящее время Airbus сотрудничает с несколькими производителями двигателей для оснащения своих самолетов. Среди них Pratt & Whitney, CFM International, Safran и General Electric. Airbus постепенно раскрывает планы по созданию самолетов, работающих на водороде.

В частности, в рамках 3 различных концепций под названием ZEROe, что означает «нулевые выбросы». К 2035 году производитель самолетов хочет иметь в воздухе полностью водородные самолеты с нулевым выбросом CO2.

В настоящее время Airbus находится на стадии испытаний самолета A380. К 2025 году авиастроитель создаст систему, которая будет питать один из 4 двигателей самолета водородом.

На данный момент A380, находящийся на испытательном стенде, оснащен 5-м двигателем, который работает на водороде. 4 бака общим объемом 400 кг водорода расположены вблизи и в задней части самолета для подачи жидкого водорода в тестируемый двигатель.

По словам производителя самолета, в рамках проекта будут «определены спецификации водородной силовой установки, проведены летные испытания и предоставлен испытательный стенд для тестирования водородного двигателя A380 на крейсерском этапе».

Четыре других двигателя, расположенных под крыльями, будут продолжать работать в обычном режиме во время испытаний водородного двигателя.

Photo Credit : Airbus

2. Pratt & Whitney и ее водородный двигатель

Американский производитель двигателей уже давно рассматривает водородные двигатели. На самом деле, Pratt & Whitney впервые подняла вопрос о возможности создания самолета с водородным двигателем еще в 1957 году. Американская компания была одной из первых, кто начал осваивать этот сектор и тестировать возможности водорода.

На сегодняшний день Pratt & Whitney сообщила, что работает над созданием нового водородного двигателя, который в перспективе будет питать самолеты и частные самолеты. Более того, аэрокосмическая компания уже работает рука об руку с производителями самолетов, в частности с Airbus.

Airbus поставляет около 35% двигателей для модели Airbus A320 Neo, а также все двигатели для модели A220. Идея Pratt & Whitney состоит в том, чтобы создать двигатель, способный использовать жидкий водород вместо парафина, который использовался изначально.

Кроме того, компания планирует рекуперировать водяной пар, выделяемый водородом в процессе сгорания. Будущее «нулевых выбросов» уже на пороге!

3. Партнерство для оснащения аэропортов водородом

Авиастроительные гиганты уже объединяются, чтобы предложить водородные установки в аэропортах. Так, например, поступили Air Liquide, Airbus и Vinci Airports, которые объединили усилия для перехода к экологически чистой авиации.

Они объявили о десятилетнем плане по обеспечению водородом аэропортов и других объектов. Первым пилотным аэропортом станет Лион-Сент-Экзюпери. В 2023 году он получит пункты распределения водородного газа.

Первоначально водород будет использоваться для питания наземного оборудования, такого как взлетно-посадочные машины и погрузочно-разгрузочные механизмы.

Затем, до 2030 года, эти распределительные пункты будут использоваться для снабжения самолетов жидким водородом.

AEROAFFAIRES: приверженность устойчивому развитию авиации

С 1991 года компания AEROAFFAIRES помогает своим клиентам арендовать частные самолеты, ставя перед собой четкую задачу: сочетать комфорт, эффективность и заботу об окружающей среде.

• 100% компенсация выбросов углекислого газа за каждый полет.
• Доступ к 20 000 самолетов по всему миру.
• перевезено 120 000+ пассажиров, рейтинг удовлетворенности клиентов — 4,9/5.

Хотите узнать больше о наших решениях в области ответственных авиаперевозок или забронировать рейс? Свяжитесь с нами 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, включая выходные и праздничные дни:

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

Получитеонлайн-предложение всего за несколько кликов.