Các cuộc thử nghiệm trình diễn đang được tiến hành ở Praha bằng cách sử dụng nhiên liệu bền vững đã cung cấp những hiểu biết ban đầu cho các nhóm chung của CVUT, GE và Avio Aero, những đơn vị hiện đang hướng tới mục tiêu vận hành với 100% SAF.
Hơn hai tháng đã trôi qua kể từ tháng 11 năm ngoái, khi GE Aviation Turboprop và Đại học Kỹ thuật Séc ở Praha CVUT bắt đầu chiến dịch thử nghiệm trình diễn việc sử dụng SAF (nhiên liệu hàng không bền vững) trên động cơ Catalyst, như một phần của chương trình hợp tác công nghệ rộng hơn giữa công ty và các trường đại học Séc.
Thử nghiệm với Catalyst do SAF cung cấp diễn ra bên trong một trong các phòng tại trung tâm thử nghiệm VZLU, rất gần trụ sở GE Aviation Turboprop; Cũng chính căn phòng này đã tổ chức các cuộc thử nghiệm công suất cao của động cơ vào năm 2018. Trong khi đó, tính đến hôm nay, hơn 3,000 giờ vận hành thử nghiệm trên 17 động cơ đã lắp ráp đều có sự tham gia của động cơ tua bin cánh quạt tiên tiến mới của Châu Âu.
Massimo Giambra, Kỹ sư cao cấp về Hệ thống động cơ của Avio Aero giải thích: “Chiến dịch này khác với các bài kiểm tra độ bền cổ điển. “Trên thực tế, chúng tôi đã xen kẽ các thử nghiệm sử dụng nhiên liệu máy bay phản lực Jet-A truyền thống với các thử nghiệm sử dụng hỗn hợp 40% SAF. Cho đến nay, chúng tôi đã tích lũy được 30 giờ hoạt động của động cơ, 10 giờ trong số đó chỉ sử dụng SAF: từ quan điểm về hiệu suất, mức tiêu thụ, công suất và hoạt động chung của động cơ, có thể nói rằng chúng tôi hài lòng. Theo kết quả ban đầu, Catalyst phản ứng theo cách tương tự với cả hai loại nhiên liệu, mặc dù chúng tôi vẫn đang phân tích sâu hơn.”
Một động cơ hoàn toàn mới, được phát triển sau hơn 50 năm mà không có động cơ tua-bin hoàn toàn mới nào được tung ra thị trường, rõ ràng đã đặt các nhà thiết kế, chuyên gia công nghệ và kỹ sư trước những trường hợp chưa từng có. Đó là lý do tại sao Catalyst trải qua quá trình thử nghiệm chứng nhận và phát triển mà các động cơ phản lực cánh quạt khác chưa từng gặp phải.
Trong trường hợp này, cuộc trình diễn với SAF có mục tiêu chính là so sánh lượng khí thải động cơ và khói thải giữa hai loại nhiên liệu. “Mục tiêu không phải là chứng nhận về khói và khí thải, tuy nhiên, chúng tôi đã thực hiện và đo lường hoạt động tuân thủ các thông số bền vững sinh thái của ICAO (Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế thuộc Liên hợp quốc, chủ biên). Trên thực tế, một trong những yêu cầu của chương trình là giảm lượng khí thải và khói thải. Fabio Turrini, Kỹ sư tư vấn thiết kế hệ thống đốt của Avio Aero cho biết thêm, cho đến nay, chúng tôi có thể nói rằng kết quả cho thấy mức giảm khói ở mức tối đa 25% với loại SAF này.
Loại SAF được Catalyst sử dụng trong giai đoạn đầu tiên này được gọi là ATJ (Alcohol To Jet) và được sản xuất thông qua quá trình chuyển hóa rượu etylic thành nhiên liệu, loại cồn có thể được chiết xuất trên hành tinh từ nhiều nguồn tái tạo khác nhau như mía đường , sinh khối hoặc chất thải. “Ban đầu, chúng tôi dự định đạt được sự pha trộn với 50% SAF nhưng để đáp ứng các tiêu chuẩn chứng nhận quốc tế cho nhiên liệu máy bay phản lực, cuối cùng, chúng tôi quyết định sử dụng SAF ATJ 40% 'thả vào' với 60% Jet-A pha trộn,” Martin Svoboda, Giám đốc Dự án Cấp cao của GE Aviation Turboprop, người đã theo dõi chặt chẽ các cuộc thử nghiệm động cơ với các đồng nghiệp từ Đại học CVUT và các nhóm chuyên gia.
Svoboda tiếp tục: “Chúng tôi đã chuẩn bị cho chiến dịch này ngay từ năm 2020, sau đó cuộc khủng hoảng sức khỏe đã ảnh hưởng đến lịch trình của chúng tôi”. “Sự phức tạp của những cuộc thử nghiệm này bắt đầu ngay từ khi mua sắm ở Châu Âu, vì chúng tôi đã mất một thời gian dài để tìm ra nhiên liệu thay thế: nhiều nhà sản xuất lớn không quan tâm đến việc tạo ra hỗn hợp cho mục đích thử nghiệm, vì vậy chúng tôi đã tìm ra một loại nhiên liệu nhỏ nhưng tiên tiến.” nhà sản xuất ở Bắc Carolina (Mỹ) có khả năng cung cấp giải pháp tùy chỉnh.”
Cũng có thể dễ dàng tưởng tượng việc xử lý các chất như vậy phức tạp đến mức nào và do đó, cùng với các chuyên gia Kỹ thuật, Quản lý Chương trình, Đốt cháy và Nhiên liệu, các nhóm Kiểm tra và Tìm nguồn cung ứng, các bộ phận An toàn & Sức khỏe Môi trường của văn phòng Praha cũng được kích hoạt. như một nhà cung cấp chuyên biệt bên ngoài. Các hoạt động bao gồm vận chuyển, sử dụng, lưu trữ và lưu thông hai loại nhiên liệu trong đường ống của tế bào thử nghiệm tiên tiến được mệnh danh là “tế bào thử nghiệm DYNO”.
“Việc đánh giá hiệu suất của SAF, cũng như tác động của chúng đối với khí thải, ô nhiễm không khí và sức khỏe con người, đòi hỏi phải có sự chuẩn bị, thiết kế và thực hiện kỹ lưỡng các thử nghiệm để bạn có thể tách biệt tác động của nhiên liệu khỏi vô số tác động khác. Michal Vojtisek, Giáo sư Kỹ thuật Cơ khí tại Đại học Praha và Nhà giả kim thường trú, cho biết. Là một chuyên gia về nhiên liệu, quá trình đốt cháy và khí thải, Giáo sư Vojtisek là một trong những người tiên phong trong việc đo lượng khí thải của các phương tiện giao thông mặt đất trong những năm 90, đồng thời cũng có kinh nghiệm ở Hoa Kỳ.
“Khi lựa chọn thiết bị đo và trình tự thử nghiệm cho chiến dịch này, chúng tôi đã xây dựng dựa trên kinh nghiệm của mình trong việc thử nghiệm phương tiện cũng như sự phát triển gần đây trong thử nghiệm khí thải động cơ hàng không. Chúng tôi đã phân tích kỹ thuật số khí thải để tìm nhiều loại chất gây ô nhiễm, bao gồm các khí nhà kính như CO2, metan và N2O, ở các loại nitơ phản ứng, nồng độ bồ hóng không bay hơi, phân bố kích thước và tổng số lượng hạt cùng với tổng số lượng các chất không bay hơi. các hạt dễ bay hơi” Giáo sư Vojtisek giải thích. Cùng với anh ấy, có một đội ngũ gồm mười kỹ thuật viên và nhà nghiên cứu CVUT đã trải qua quá trình đào tạo tận tâm, chuyên về một chuyên ngành then chốt để nghiên cứu về tác động của khí hậu và sức khỏe.
Điều này có vẻ hiển nhiên nhưng việc có thể lọc, phân tích và đo lường chính xác dòng khí là một hoạt động khá phức tạp. Hệ thống đường ống trong phòng thử nghiệm được trang bị các cảm biến, cũng như các ống xả: “Hệ thống chúng tôi có trong phòng đủ linh hoạt để thích ứng với một loại thử nghiệm nhất định trong thời gian tương đối ngắn. Vì việc mua SAF khá khó khăn nên mọi thứ cần phải hoạt động chính xác ngay từ lần chạy đầu tiên, cơ hội không có nhiều. Các thử nghiệm này nhằm mục đích đánh giá thực tế về lượng phát thải khí và hạt của SAF bằng cách so sánh nó với nhiên liệu JET A-1 thông thường.”
Bước tiếp theo hiện nằm trong tầm tay của công ty liên doanh và các nhóm trường đại học đang nghiên cứu và triển khai các giải pháp bền vững trong khi vẫn duy trì các tiêu chuẩn vận hành cao của động cơ hoàn toàn mới. Svoboda cho biết: “Chúng tôi đang hướng tới hoạt động với SAF ở mức 100% càng sớm càng tốt”. “Lần này chúng tôi cũng đang tìm kiếm nhà cung cấp SAF để hỗ trợ chiến dịch thử nghiệm. Sẽ thật tuyệt nếu nó mang tính chất Châu Âu như Catalyst của chúng tôi.”
Viết bởi: Yari Bovalino
Ảnh: Jiří Ryszawy, CTU ở Praha
Các bài viết Chất xúc tác bền vững hơn xuất hiện đầu tiên trên Không gian vũ trụ.
