De luchtvaartindustrie komt uit COVID-19 met vooruitgang bij het koolstofarm maken van vliegreizen, zoals James McKenzie ontdekt
Ziet er onconventioneel uit Het Otto Celera 500L-vliegtuig heeft een ultralage luchtweerstandscoëfficiënt en een groot brandstofverbruik dankzij de laminaire vormen voor de vleugels, romp en staart. (Met dank aan: Otto Aviation)” width=”635″ height=”423″>
Ik heb onlangs mijn eerste vlucht geboekt sinds de COVID-19-pandemie de luchtvaartindustrie verwoestte. Wie kan de luchthavens vergeten vol geaarde vliegtuigen, met ontslagen personeel en piloten? Volgens de Internationale Burgerluchtvaartorganisatie (ICAO), is het aantal vliegtuigpassagiers wereldwijd tussen 60 en 2019 met 2020% gedaald. En hoewel het aantal in 2.3 terugliep tot 2021 miljard, lag het nog steeds 49% onder het pre-pandemische niveau.
Maar ondanks de problemen heeft duurzaam vliegreizen de afgelopen twee jaar grote vooruitgang geboekt. Veel luchtvaartmaatschappijen en luchtvaartmaatschappijen hebben gebruik gemaakt van de kans die wordt geboden door de daling van het aantal passagiers om oudere, minder zuinige en minder efficiënte vliegtuigen te schrappen. Vliegtuigen stoten kooldioxide (CO2) en lachgas (NOx ), die ook helpt bij de vorming van ozon in de bovenste troposfeer. Ze stoten ook fijnstof uit en laten waterdampsporen (contrails) achter, die beide warmte vasthouden.
Duurzaam vliegreizen heeft de afgelopen twee jaar grote vooruitgang geboekt.
Aangezien luchtvaartmaatschappijen en vliegtuigfabrikanten hun milieuprestaties graag willen verbeteren, is een eenvoudige oplossing om vliegtuigen aan te drijven met biobrandstof, in de handel bekend als duurzame vliegtuigbrandstof (SAF). Bestaande vliegtuigen kunnen vliegtuigbrandstof gebruiken gemengd met 50% SAF zonder op enige manier te hoeven worden aangepast. Hierdoor kan de uitstoot tot 80% worden verminderd in vergelijking met gewone vliegtuigbrandstof, met Rolls Royce en Boeing al testvluchten hebben uitgevoerd op 747's uitgerust met Trent-motoren met 100% SAF.
Alternatieve brandstoffen
Helaas zijn deze groenere brandstoffen tot vijf keer duurder dan vliegtuigbrandstoffen, dus ze zullen niet slagen zonder fiscale stimuleringsmaatregelen of investeringen door de brandstofindustrie om ze goedkoper te maken. De Finse firma In deze, gebruikt bijvoorbeeld oude bakolie als grondstof voor zijn SAF, en beweert dat sinds 370,000 meer dan 2016 commerciële vluchten SAF hebben gebruikt. Neste kan momenteel ongeveer 150 miljoen liter brandstof per jaar maken, maar dat is nog steeds een kleine fractie van wat nodig is – en er is slechts zoveel gebruikt bakvet beschikbaar voordat SAF's concurreren met de wereldwijde voedselvoorziening.
Die zorgen zijn een van de redenen waarom de regering van Biden de Grote uitdaging voor duurzame luchtvaartbrandstof, die ernaar streeft om tegen 3 2030 miljard gallons SAF per jaar te produceren. Maar zelfs als dat ambitieuze doel wordt bereikt, zullen SAF's alleen de directe CO2 emissies van vliegtuigen; ze doen niets voor NOx, waterdamp of contrails. De voor de hand liggende oplossing is waterstof, dat bijna geen CO . uitstoot2, zeer weinig NOx en slechts een beetje waterdamp. De energiedichtheid (140 MJ/kg) is driemaal die van kerosine (43 MJ/kg) en veel hoger dan die van lithium-ionbatterijen (0.95 MJ/kg).
Aan de andere kant is waterstof een gas bij kamertemperatuur, wat betekent dat het vloeibaar moet worden gemaakt of gecomprimeerd zodat het in de romp kan worden opgeslagen. Daarom denk ik dat elektrische batterijen een antwoord kunnen zijn, in ieder geval voor kleinere vliegtuigen. Vorig jaar Rolls-Royce brak twee wereldrecords voor het snelste volledig elektrische vliegtuig, met snelheden van 555 km/u over een afstand van 3 km. Het vliegtuig gebruikte een 400 kW axiale flux-elektromotor van de in Oxford gevestigde leverancier van aandrijflijnen voor auto's YASA.
Helaas zijn de batterijen van vandaag zo zwaar en omvangrijk dat batterij-elektrische vliegtuigen waarschijnlijk alleen nuttig zullen zijn voor korte vluchten. Maar volgens een recent rapport van de Britse Lucht- en Ruimtevaart Technologie Instituut (ATI), kan de luchtvaartsector tegen 2050 CO2035-neutraal worden door een combinatie van SAF's en uiteindelijk 'groene' waterstof (dwz waterstof die niet is afgeleid van fossiele brandstoffen) met behulp van brandstofcellen, gasturbines en hybride systemen. De ATI is van mening dat tegen 2037 een middelgroot vliegtuig op waterstof zou kunnen vliegen en tegen 280 een vliegtuig met een smalle romp. Het eerste vliegtuig zou XNUMX passagiers rechtstreeks van Londen naar San Francisco kunnen vliegen.
Zou ammoniak het geheim kunnen zijn om koolstofvrij te verzenden?
Als de helft van 's werelds commerciële vliegtuigen tegen 2050 op waterstof zou werken, schat de ATI dat de CO4-uitstoot van de luchtvaartsector met XNUMX zou dalen × 109 ton (4 Gt). Dat zou gelijk staan aan vier jaar aan uitstoot van alle bestaande conventionele vliegtuigen, met potentieel 14 Gt bespaard in 2060. Het is geen luchtkasteel: veel bedrijven hebben bijgedragen aan het ATI-rapport, waaronder Airbus, easyJet, Eaton, GE Aviation, GKN Aerospace, Reactiemotoren en Rolls-Royce.
Elders lanceerden Reaction Engines, IP Group en de Britse Science and Technology Facilities Council een intrigerende nieuwe gezamenlijke onderneming op de COP26-conferentie in Glasgow. Ze willen kijken of de uitlaatwarmte van een vliegtuig kan worden gebruikt om waterstof te maken uit ammoniakbrandstof, waardoor een mengsel ontstaat dat lijkt op vliegtuigbrandstof en kan worden gebruikt in bestaande vliegtuigmotoren. In de tussentijd, Luchtvaart H2 in Australië gebruikt vloeibare ammoniakverbranding in gemodificeerde straalmotoren en streeft naar een omgebouwde Dassault Falcon 50 vliegtuig in de lucht tegen medio 2023.
Het achteraf uitrusten van bestaande vliegtuigen met waterstof-elektrische aandrijflijnen is economisch en milieuvriendelijk.
Afgezien van dit soort "groene ammoniak", wordt misschien wel de schoonste optie van allemaal gepionierd door een start-up in het VK / de VS NulAvia, die een bestaand turboprop-Dornier 228-forensvliegtuig opnieuw heeft uitgerust met waterstofbrandstofcellen en elektromotoren. Vergeleken met straalmotoren zou zijn aanpak de bedrijfskosten met 60% en de onderhoudskosten met 75% kunnen verlagen – en natuurlijk zonder uitstoot. ZeroAvia heeft al de eerste emissievrije vlucht met zes zitplaatsen uitgevoerd, een partnerschap getekend met British Airways en United Airlines en meer dan $ 130 miljoen aan financiering opgehaald.
Het moderniseren van bestaande vliegtuigen met waterstof-elektrische aandrijvingen is economisch en milieuvriendelijk gezien het feit dat er in 23,000 wereldwijd 2017 commerciële vliegtuigen in dienst waren. Maar ik ben ook geïntrigeerd door een potentieel revolutionair nieuw vliegtuigontwerp dat wordt ontwikkeld door de Amerikaanse start-up Otto Aviation . Het ultra-aerodynamische laminaire stromingsvaartuig Otto Celera 500L kan – zo beweert het bedrijf – zes passagiers meer dan 8300 km vervoeren met een snelheid van 740 km/u met behulp van een enkele propeller, en 8-9 keer verder vliegen per liter brandstof dan een vergelijkbare jetcan .
Als dergelijke ontwikkelingen slagen, wordt misschien ooit 'groen vliegen' mogelijk.
