Ngành công nghiệp hàng không đang nổi lên từ COVID-19 với tiến bộ trong việc khử khí carbon, như James McKenzie phát hiện
Trông khác lạ Máy bay Otto Celera 500L có hệ số cản cực thấp và hiệu suất nhiên liệu tuyệt vời nhờ các hình dạng nhiều lớp cho cánh, thân và đuôi. (Được phép: Otto Aviation) ”width =” 635 ″ height = ”423 ″>
Gần đây tôi đã đặt chuyến bay đầu tiên kể từ khi đại dịch COVID-19 tàn phá ngành hàng không. Ai có thể quên những sân bay đầy máy bay mặt đất, với nhân viên và phi công bị sa thải? Theo Tổ chức hàng không dân dụng quốc tế (ICAO), số lượng hành khách đi máy bay trên toàn thế giới đã giảm 60% từ năm 2019 đến năm 2020. Và mặc dù con số này đã tăng trở lại 2.3 tỷ vào năm 2021, chúng vẫn thấp hơn 49% so với mức trước đại dịch.
Nhưng bất chấp những vấn đề, du lịch hàng không bền vững đã đạt được những tiến bộ lớn trong hai năm qua. Nhiều hãng hàng không và hãng vận tải đã khai thác cơ hội có được nhờ lượng hành khách giảm để loại bỏ những chiếc máy bay cũ hơn, kém kinh tế hơn và kém hiệu quả hơn. Máy bay phun ra carbon dioxide (CO2) và oxit nitơ (NOx ), cũng giúp hình thành ôzôn ở tầng đối lưu trên. Chúng cũng phát ra các hạt và để lại các vệt hơi nước (tương phản), cả hai đều giữ nhiệt.
Du lịch hàng không bền vững đã đạt được tiến bộ lớn trong hai năm qua.
Với các hãng hàng không và nhà sản xuất máy bay muốn cải thiện chứng chỉ môi trường của họ, một giải pháp đơn giản là cung cấp năng lượng cho máy bay bằng nhiên liệu sinh học, được gọi là nhiên liệu hàng không bền vững (SAF) trong thương mại. Các máy bay hiện tại có thể sử dụng nhiên liệu phản lực trộn với 50% SAF mà không cần phải sửa đổi theo bất kỳ cách nào. Làm như vậy có thể giảm lượng khí thải lên đến 80% so với nhiên liệu máy bay phản lực thông thường, với Rolls-Royce và Boeing đã thực hiện các chuyến bay thử nghiệm trên những chiếc 747 lắp động cơ Trent sử dụng 100% SAF.
Nhiên liệu thay thế
Thật không may, những loại nhiên liệu xanh hơn này đắt gấp XNUMX lần so với nhiên liệu máy bay, vì vậy chúng sẽ không thành công nếu không có ưu đãi thuế hoặc đầu tư của ngành nhiên liệu để làm cho chúng rẻ hơn. Công ty Phần Lan Trong nàychẳng hạn, đang sử dụng dầu ăn cũ làm nguồn cung cấp thức ăn cho SAF của mình, tuyên bố rằng hơn 370,000 chuyến bay thương mại đã sử dụng SAF kể từ năm 2016. Neste hiện có thể sản xuất khoảng 150 m lít nhiên liệu mỗi năm, nhưng đó vẫn là một phần nhỏ những gì cần thiết - và chỉ có rất nhiều chất béo nấu ăn đã qua sử dụng trước khi SAFs cạnh tranh với nguồn cung cấp thực phẩm toàn cầu.
Những lo ngại đó là một lý do tại sao chính quyền Biden đã đưa ra Thử thách lớn về nhiên liệu hàng không bền vững, mục tiêu sản xuất 3 tỷ gallon SAF mỗi năm vào năm 2030. Nhưng ngay cả khi đạt được mục tiêu đầy tham vọng đó, các SAF sẽ chỉ cắt giảm lượng CO trực tiếp2 khí thải từ máy bay; chúng không làm gì đối với NOx, hơi nước hoặc chất tương phản. Giải pháp rõ ràng là hydro, hầu như không thải ra CO2, rất ít NOx và chỉ có một chút hơi nước. Mật độ năng lượng của nó (140 MJ / kg) cao gấp ba lần so với dầu hỏa (43 MJ / kg) và cao hơn nhiều so với pin lithium-ion (0.95 MJ / kg).
Mặt khác, hydro là một chất khí ở nhiệt độ phòng, có nghĩa là nó phải được hóa lỏng hoặc nén để có thể được lưu trữ trong thân máy bay. Đó là lý do tại sao tôi nghĩ rằng pin điện có thể là một câu trả lời, ít nhất là cho các máy bay nhỏ hơn. Rolls-Royce năm ngoái phá vỡ hai kỷ lục thế giới cho chiếc máy bay chạy hoàn toàn bằng điện nhanh nhất, đạt tốc độ 555 km / h trong khoảng cách 3 km. Máy bay sử dụng động cơ điện từ thông hướng trục 400 kW của nhà cung cấp hệ thống truyền lực ô tô có trụ sở tại Oxford YASA.
Thật không may, pin ngày nay quá nặng và cồng kềnh nên máy bay chạy bằng pin có lẽ sẽ chỉ hữu ích cho các chuyến bay ngắn. Nhưng theo một báo cáo gần đây từ Vương quốc Anh Viện Công nghệ Hàng không Vũ trụ (ATI), lĩnh vực hàng không có thể trở nên không có carbon vào năm 2050 bằng cách sử dụng kết hợp SAFs và cuối cùng là hydro “xanh” (tức là hydro không có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch) sử dụng pin nhiên liệu, tuabin khí và hệ thống hybrid. ATI tin rằng một chiếc máy bay chạy bằng năng lượng hydro cỡ trung có thể bay vào năm 2035 và một chiếc máy bay thân hẹp vào năm 2037. Chiếc máy bay này có thể chở 280 hành khách từ London đến San Francisco trực tiếp.
Amoniac có thể là bí quyết để vận chuyển không có carbon?
Nếu một nửa số máy bay thương mại trên thế giới chạy bằng năng lượng hydro vào năm 2050, thì ATI tính toán rằng lượng khí thải carbon của ngành hàng không sẽ giảm 4 × 109 tấn (4 Gt). Điều đó sẽ tương đương với lượng khí thải của tất cả các máy bay thông thường hiện có trong 14 năm, với khả năng tiết kiệm được 2060 Gt vào năm XNUMX. Đó không phải là một giấc mơ viển vông: nhiều công ty đã đóng góp vào báo cáo của ATI, bao gồm Airbus, easyJet, Eaton, GE Aviation, GKN Aerospace, Reaction Engine và Rolls-Royce.
Ở những nơi khác, Reaction Engines, IP Group và Hội đồng Cơ sở Khoa học và Công nghệ của Vương quốc Anh đã tung ra một sản phẩm mới hấp dẫn liên doanh tại hội nghị COP26 ở Glasgow. Họ muốn xem liệu nhiệt khí thải từ máy bay có thể được sử dụng để tạo ra hydro từ nhiên liệu amoniac, tạo ra một hỗn hợp bắt chước nhiên liệu máy bay và có thể được sử dụng trong các động cơ máy bay hiện có hay không. Trong khi đó, Hàng không H2 ở Úc đang sử dụng quá trình đốt amoniac lỏng trong động cơ phản lực đã được sửa đổi và nhằm mục đích chuyển đổi Dassault Falcon 50 máy bay trên bầu trời vào giữa năm 2023.
Việc trang bị thêm các máy bay hiện có với hệ thống truyền động hydro-điện có ý nghĩa kinh tế và môi trường tốt.
Ngoài loại “amoniac xanh” này, có lẽ lựa chọn sạch nhất đang được công ty khởi nghiệp ở Anh / Mỹ tiên phong ZeroAvia, hãng đã trang bị lại một chiếc máy bay Dornier 228 động cơ phản lực cánh quạt hiện có với pin nhiên liệu hydro và động cơ điện. So với động cơ phản lực, cách tiếp cận của nó có thể cắt giảm 60% chi phí vận hành và 75% chi phí bảo trì - và tất nhiên là không phát thải. ZeroAvia đã thực hiện chuyến bay đầu tiên bằng máy bay sáu chỗ ngồi không khí thải, ký hợp tác với British Airways và United Airlines, và huy động được hơn 130 triệu đô la tài trợ.
Việc trang bị thêm các máy bay hiện có với hệ thống truyền động hydro-điện có ý nghĩa kinh tế và môi trường tốt vì đã có 23,000 máy bay thương mại được đưa vào hoạt động trên khắp thế giới vào năm 2017. Nhưng tôi cũng bị hấp dẫn bởi một thiết kế máy bay mới mang tính cách mạng đang được phát triển bởi công ty khởi nghiệp Otto Aviation của Mỹ. . Công ty tuyên bố - công ty tuyên bố - có thể đưa 500 hành khách đi hơn 8300 km ở tốc độ 740 km / h bằng một cánh quạt duy nhất, bay xa hơn 8-9 lần mỗi lít nhiên liệu so với một chiếc máy bay phản lực tương tự. .
Nếu những bước phát triển như thế này thành công, có lẽ một ngày nào đó “bay xanh” sẽ khả thi.
