Οι δοκιμές επίδειξης που πραγματοποιούνται στην Πράγα με χρήση βιώσιμων καυσίμων παρείχαν αρχικές πληροφορίες στις κοινές ομάδες των CVUT, GE και Avio Aero, οι οποίες τώρα στοχεύουν να τρέξουν με 100% SAF.
Έχουν περάσει λίγο περισσότερο από δύο μήνες από τον περασμένο Νοέμβριο, όταν η GE Aviation Turboprop και το Τσεχικό Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Πράγας CVUT ξεκίνησαν την καμπάνια δοκιμών επίδειξης για τη χρήση του SAF (βιώσιμα αεροπορικά καύσιμα) στον κινητήρα Catalyst, ως μέρος ενός ευρύτερου προγράμματος τεχνολογικής συνεργασίας μεταξύ της εταιρείας και των τσεχικών πανεπιστημίων.
Η δοκιμή με τον καταλύτη που κινείται με SAF έλαβε χώρα μέσα σε ένα από τα δωμάτια στο κέντρο δοκιμών VZLU, σε απόσταση αναπνοής από τα κεντρικά γραφεία της GE Aviation Turboprop. Αυτή η ίδια αίθουσα φιλοξένησε τις δοκιμές υψηλής ισχύος του κινητήρα, το 2018. Ενώ, από σήμερα, πάνω από 3,000 ώρες δοκιμαστικών εργασιών σε 17 συναρμολογημένους κινητήρες περιλάμβαναν τον νέο προηγμένο κινητήρα στροβιλοκινητήρα προέλευσης στην Ευρώπη.
«Αυτή η καμπάνια διαφέρει από τα κλασικά τεστ αντοχής», εξηγεί ο Massimo Giambra, Senior Engineer in Engine System για την Avio Aero. «Στην πραγματικότητα, εναλλάξαμε τις δοκιμές χρησιμοποιώντας παραδοσιακό καύσιμο Jet-A με δοκιμές χρησιμοποιώντας ένα μείγμα SAF 40%. Έχουμε συγκεντρώσει 30 ώρες δραστηριότητας κινητήρα μέχρι στιγμής, 10 εκ των οποίων χρησιμοποιώντας αποκλειστικά SAF: από την άποψη των επιδόσεων, της κατανάλωσης, της ισχύος και της γενικής συμπεριφοράς του κινητήρα, μπορούμε να πούμε ότι είμαστε ικανοποιημένοι. Σύμφωνα με τα αρχικά αποτελέσματα, το Catalyst ανταποκρίνεται με τον ίδιο τρόπο και με τα δύο καύσιμα, αν και ακόμα εμβαθύνουμε τις αναλύσεις μας».
Ένας εντελώς νέος κινητήρας, που αναπτύχθηκε μετά από περισσότερα από 50 χρόνια χωρίς ολοκαίνουργια στροβιλοκινητήρες που λανσαρίστηκαν στην αγορά, βάζει ξεκάθαρα τους σχεδιαστές, τους ειδικούς της τεχνολογίας και τους μηχανικούς μπροστά σε πρωτοφανείς περιπτώσεις. Γι' αυτό το Catalyst υποβάλλεται σε δοκιμές πιστοποίησης και ανάπτυξης που δεν έχουν αντιμετωπίσει ποτέ άλλοι κινητήρες στροβιλοκινητήρα.
Η επίδειξη με SAF, σε αυτήν την περίπτωση, έχει πρωταρχικό στόχο τη σύγκριση των εκπομπών του κινητήρα και του καπνού των καυσαερίων μεταξύ των δύο καυσίμων. «Ο στόχος δεν ήταν η πιστοποίηση για καπνό και εκπομπές, ωστόσο, πραγματοποιήσαμε και μετρήσαμε τη δραστηριότητα τηρώντας τις παραμέτρους οικολογικής βιωσιμότητας του ICAO (ο Διεθνής Οργανισμός Πολιτικής Αεροπορίας, μέρος του ΟΗΕ, εκδ.). Μάλιστα, ανάμεσα στις απαιτήσεις του προγράμματος είναι η μείωση των εκπομπών ρύπων και του καπνού. Μπορούμε ήδη να πούμε ότι, μέχρι στιγμής, τα αποτελέσματα υποδηλώνουν μείωση του καπνού σε πλήρες φορτίο κατά 25% με αυτόν τον τύπο SAF», προσθέτει ο Fabio Turrini, Σύμβουλος Σχεδιασμού Συστημάτων Καύσης για την Avio Aero.
Ο τύπος SAF που χρησιμοποιείται από τον Καταλύτη σε αυτή την πρώτη φάση ονομάζεται ATJ (Alcohol To Jet) και παράγεται μέσω μιας διαδικασίας μετατροπής της αιθυλικής αλκοόλης σε καύσιμο, αλκοόλη που μπορεί να εξαχθεί στον πλανήτη από διάφορες ανανεώσιμες πηγές όπως το ζαχαροκάλαμο. , βιομάζα ή απόβλητα. «Αρχικά, σκοπεύαμε να φτάσουμε στο μείγμα με 50% SAF, αλλά, για να ανταποκριθούμε στα διεθνή πρότυπα πιστοποίησης για τα καύσιμα Jet, τελικά, αποφασίσαμε να πάμε για ένα ATJ 40% 'drop-in' SAF με 60% Jet-A blend», λέει ο Martin Svoboda, Senior Project Manager της GE Aviation Turboprop που παρακολούθησε στενά τις δοκιμές κινητήρα με συναδέλφους από το Πανεπιστήμιο CVUT και ομάδες ειδικών.
«Προετοιμαζόμασταν για αυτήν την εκστρατεία ήδη από το 2020, τότε η υγειονομική κρίση επηρέασε το πρόγραμμά μας», συνεχίζει ο Svoboda. «Η πολυπλοκότητα αυτών των δοκιμών ξεκινά ακριβώς από την προμήθεια εδώ στην Ευρώπη, καθώς μας πήρε πολύ χρόνο για να βρούμε το εναλλακτικό καύσιμο: πολλοί από τους μεγάλους κατασκευαστές δεν ενδιαφέρονται να κάνουν το μείγμα για πειραματικούς σκοπούς, οπότε βρήκαμε ένα μικρό αλλά προηγμένο παραγωγός στη Βόρεια Καρολίνα (ΗΠΑ) που ήταν σε θέση να παρέχει μια προσαρμοσμένη λύση.»
Είναι επίσης εύκολο να φανταστεί κανείς πόσο ευαίσθητη είναι η αντιμετώπιση τέτοιων ουσιών και ως εκ τούτου, μαζί με τους ειδικούς Μηχανικής, Διαχείρισης Προγράμματος, Καύσης και Καυσίμων, ομάδες δοκιμών και προμήθειας, ενεργοποιήθηκαν και τα τμήματα Περιβαλλοντικής Υγείας & Ασφάλειας του γραφείου της Πράγας. ως εξειδικευμένος εξωτερικός προμηθευτής. Οι λειτουργίες περιελάμβαναν τη μεταφορά, χρήση, αποθήκευση και κυκλοφορία των δύο τύπων καυσίμου στους αγωγούς της προηγμένης κυψέλης δοκιμής που ονομάζεται «κυψέλη δοκιμής DYNO».
«Η αξιολόγηση της απόδοσης με το SAF, καθώς και η επίδρασή τους στις εκπομπές, την ατμοσφαιρική ρύπανση και την ανθρώπινη υγεία, απαιτεί ενδελεχή προετοιμασία, σχεδιασμό και εκτέλεση των δοκιμών, ώστε να μπορείτε να διαχωρίσετε τις επιπτώσεις του καυσίμου από μια μυριάδα άλλων εφέ», λέει ο Michal Vojtisek, Καθηγητής Μηχανολόγων Μηχανικών στο Πανεπιστήμιο της Πράγας και Resident Alchemist. Ειδικός στα καύσιμα, την καύση και τις εκπομπές, ο Καθ. Vojtisek ήταν ένας από τους πρωτοπόρους στη μέτρηση των εκπομπών των οχημάτων εδάφους κατά τη δεκαετία του '90, αποκτώντας εμπειρία και στις Ηνωμένες Πολιτείες.
«Όταν επιλέγαμε τα όργανα και τη σειρά δοκιμών για αυτήν την καμπάνια, βασιστήκαμε στην εμπειρία μας στις δοκιμές οχημάτων καθώς και στην πρόσφατη εξέλιξη στις δοκιμές εκπομπών κινητήρων αεροσκαφών. Έχουμε αναλύσει ψηφιακά τα καυσαέρια για μια ποικιλία ρύπων, συμπεριλαμβανομένων των αερίων του θερμοκηπίου όπως CO2, μεθάνιο και N2O, σε δραστικά είδη αζώτου, τη συγκέντρωση της μη πτητικής αιθάλης, τις κατανομές μεγέθους και τις συνολικές μετρήσεις των σωματιδίων μαζί με το συνολικό αριθμό μη πτητικά σωματίδια» εξηγεί ο καθηγητής Vojtisek. Μαζί του, υπάρχει μια ομάδα δέκα τεχνικών και ερευνητών του CVUT που έχουν παρακολουθήσει ειδική εκπαίδευση, που ειδικεύεται σε έναν κλάδο που είναι βασικός για τη μελέτη του κλίματος και των επιπτώσεων στην υγεία.
Μπορεί να φαίνεται προφανές, αλλά το να μπορείς να φιλτράρεις, να αναλύεις και να μετράς με ακρίβεια ένα ρεύμα αερίου είναι μια αρκετά περίπλοκη λειτουργία. Το σύστημα σωληνώσεων στην αίθουσα δοκιμών είναι εξοπλισμένο με αισθητήρες, όπως και οι σωλήνες εξάτμισης: «το σύστημα που έχουμε στο δωμάτιο είναι αρκετά ευέλικτο ώστε να προσαρμόζεται σε ένα συγκεκριμένο είδος δοκιμών σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα. Δεδομένου ότι είναι αρκετά δύσκολο να προμηθευτείτε SAF, όλα πρέπει να λειτουργούν σωστά από την πρώτη εκτέλεση, δεν υπάρχουν πολλές ευκαιρίες. Αυτές οι δοκιμές στόχευαν σε μια ρεαλιστική αξιολόγηση των εκπομπών αερίων και σωματιδίων με το SAF συγκρίνοντάς το με το συμβατικό καύσιμο JET A-1.
Το επόμενο βήμα είναι πλέον εφικτό από την κοινή εταιρεία και τις ομάδες πανεπιστημίου που μελετούν και εφαρμόζουν βιώσιμες λύσεις διατηρώντας παράλληλα τα υψηλά λειτουργικά πρότυπα του ολοκαίνουργιου κινητήρα. «Στοχεύουμε να λειτουργήσουμε με SAF στο 100% το συντομότερο δυνατό», λέει ο Svoboda. «Αυτή τη φορά αναζητούμε επίσης έναν προμηθευτή SAF για να υποστηρίξει τη δοκιμαστική εκστρατεία. Θα ήταν ωραίο να είναι ευρωπαϊκό όπως ο Καταλύτης μας».
Κείμενο: Yari Bovalino
Φωτογραφία: Jiří Ryszawy, CTU στην Πράγα
Ο ορθοστάτης Ένας πιο βιώσιμος καταλύτης εμφανίστηκε για πρώτη φορά σε Αεροδιαστημική.
