В автомобильном мире аккумуляторы быстро становятся источником энергии будущего. Однако для более тяжелых задач они просто не годятся. Их плотность энергии, составляющая небольшую часть плотности жидкого топлива, просто не может справиться с работой. В таких областях водород может стать более чистым топливом будущего.

Универсальный водород надеется, что водород сделает для авиации то, что не могут сделать батареи. Именно для этой цели компания разрабатывает готовые к полету топливные элементы и начала испытательные полеты именно для этой цели.

Небесный водород

Только недавно технология аккумуляторов продвинулась достаточно, чтобы создавать приличные, пригодные для использования электромобили. Тем не менее, чтобы проехать несколько сотен миль от аэродинамического седана, обычно требуется более тысячи фунтов батарей. Для самолетов, которые потребляют значительно больше энергии, чем автомобили, батареи просто не являются жизнеспособным источником энергии. Водород, однако, может быть жизнеспособной альтернативой, поскольку он имеет плотность энергии наравне с ископаемым топливом. Его можно сжечь в двигатели внутреннего сгорания и реактивные двигатели, точно так же, как ископаемое топливо, не производя углекислого газа и минимальное, но измеримое количество оксидов азота. Более того, его можно использовать для производства электроэнергии только с водой в качестве побочного продукта, используя топливный элемент.

Водород по плотности энергии во многом сопоставим с ископаемым топливом как по весу, так и по объему. Батареи работают намного хуже по сравнению с ними. Обратите внимание, однако, что это сравнение относится к самому топливу и не принимает во внимание инфраструктуру хранения, такую ​​​​как резервуары, необходимые для поддержания водорода при правильной температуре и давлении.

По этой причине Universal Hydrogen работает над своим первым крупным испытанием полета на топливных элементах. Недавно в феврале компания завершила рулежные испытания, которые помогли получить специальный сертификат летной годности для ее экспериментального испытательного самолета De Havilland Canada Dash 8-300. Имея это в руках, он смог провести первый полет из запланированной двухлетней серии испытаний.

Традиционно Dash 8-300 представляет собой региональный турбовинтовой авиалайнер, способный перевозить около 50 пассажиров в зависимости от комплектации. Однако в данном случае Universal Hydrogen сильно модифицировала самолет, заменив один из двигателей на электродвигатель авиационной компании MagniX. Двигатель питался электричеством от водородного топливного элемента мегаваттного класса, а самолет также был оснащен двумя водородными баками, вмещающими в общей сложности 30 кг топлива.

Для своего первого живого испытания самолет по прозвищу Молния МакКлин поднялся в небо на пятнадцатиминутный полет. Он достиг высоты 3,500 футов над уровнем моря. Топливный элемент обеспечивал до 800 кВт электроэнергии во время полета, при этом водяной пар был единственным выходом в атмосферу. При испытании было использовано около 16 кг топлива.

Конечно, авиация — известный консервативный бизнес, поэтому на этом раннем этапе самолет работал только с одним водородным двигателем. Другой стандартный турбовинтовой двигатель Pratt and Whitney Dash 8 работал во время полета. Однако в какой-то момент экипаж снизил обороты турбовинтового двигателя почти до минимума, и самолет почти полностью летел только на топливных элементах. На данный момент испытательные полеты — это демонстрация водородной авиации с низкими ставками. Тем не менее, важно собирать данные в ходе подобных испытаний, чтобы довести водородные силовые агрегаты до такой степени, чтобы их можно было сертифицировать как компоненты, готовые к полету.

Путь вперед

Пока это только начало, у Universal Hydrogen есть четкий план будущего использования водорода в авиации. Его испытания служат не только для демонстрации силовой установки на водороде, но и для демонстрации идей компании относительно того, как, по ее мнению, будут заправляться водородные самолеты.

Universal Hydrogen не планирует устанавливать в аэропортах новые баки для водородного топлива и заправочную инфраструктуру. Вместо этого она использует на своих самолетах собственные «водородные модули». Эти стандартизированные модули представляют собой большие водородные картриджи, которые компания сравнивает с капсулами Nespresso. Идея состоит в том, что ими можно легко управлять с помощью существующей грузовой и логистической инфраструктуры аэропорта. Модули можно просто загрузить в фюзеляж самолета и закрепить на борту. По мнению компании, эта методология означает, что каждый аэропорт по всему миру автоматически «готов к работе с водородом».

Выяснение вопроса о подаче топлива также является ключом к будущим целям Universal Hydrogen. У компании уже есть почти 250 заказов от 16 клиентов на модернизацию существующих самолетов с использованием технологии водородной трансмиссии. Компания рассчитывает начать выполнение этих заказов на сумму более 1 миллиарда долларов уже в 2025 году. Это может быть высокой целью, учитывая, что компания еще не получила широкомасштабные одобрения своей технологии. Тем не менее, это серьезное проявление веры известных авиакомпаний в то, что книга заказов компании уже переполнена.

Вопросы остаются

Хотя первый испытательный полет прошел успешно, Universal Hydrogen еще предстоит преодолеть множество препятствий. Компания должна получить одобрение FAA и других соответствующих органов по всему миру для своей технологии. Для этого необходимо продемонстрировать, что аппаратное обеспечение соответствует строгим стандартам надежности, ожидаемым в мире авиации.

Помимо этого, он также должен работать над проблемами, связанными с хранением, транспортировкой и производством водорода. Модули компании — отличная идея, но их текущие решения потребуют масштабирования, чтобы справиться с чем угодно, кроме самых коротких полетов. Водород может быть энергоемким, когда дело доходит до веса, но по объему его плотность составляет всего четверть плотности реактивного топлива. Это может негативно сказаться на полезной нагрузке самолетов с водородным двигателем. Производство тоже проблема. Прогон водорода через топливный элемент может быть чистым, но производство водорода само по себе может быть довольно грязным процессом. Методы производства зеленого водорода использование чистого электричества является ключом к тому, чтобы сделать его более устойчивым вариантом, чем выкапывание большего количества сока динозавров.

Кажется маловероятным водород станет основным автомобильным топливом. Несмотря на это, аккумуляторы по-прежнему не являются жизнеспособным решением для тяжелых условий эксплуатации, таких как грузовых автомобилей, поездаи самолеты. Пока не появится что-то лучшее, водород, вероятно, по-прежнему будет лучшим средством для очистки выбросов от этих отраслей. Просто потребуется много тяжелой работы и инженерных разработок, чтобы воплотить это в жизнь в ближайшие десять или два десятилетия.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://hackaday.com/2023/04/03/largest-ever-hydrogen-fuel-cell-plane-takes-flight/