Hidrojen Havacılığın Yakıt Zorluklarını Kurtarabilir mi? Gidecek Bir Yolu Var.

Bu makale, dünyada nasıl hareket ettiğimizi etkileyen yenilikleri ve zorlukları araştıran Taşımacılığın Geleceği serimizin bir parçasıdır.

<saat/>

Tam yakıtla donatılmış bir Boeing 787-10 Dreamliner, 300 kadar yolcuyu ve bagajlarını taşırken yaklaşık 8.000 mil uçabilir. Bu yakıta eşdeğer enerjiye sahip bir pil yaklaşık 6,6 milyon pound ağırlığında olacaktır. Bu nedenle – çevresel avantajlara rağmen – pille çalışan elektrikli uçaklarımız yok.

Ancak daha temiz uçaklar yapmak için çalışan havacılık şirketleri, hem elektrikli hem de yanmalı motorlara güç sağlamak ve hava yolculuğunu daha çevre dostu hale getirmek için dünyanın en bol elementi olan hidrojenin kullanımını araştırıyor.

Hidrojenle çalışan uçaklar, çoğunlukla küçük, deneysel uçaklar kadar olsa da, zaten havadalar. Yine de bu uçaklar, birçok hükümet ve çevre grubu tarafından belirlenen hedef olan 2050 yılına kadar net sıfır karbonlu havacılığın önünü açmaya yardımcı oluyor. Ancak hidrojen tartışmasız değil: Şimdilik pahalı, her zaman yeşil değil ve bazıları tehlikeli diyor.

Uçak üreticisi Airbus için yeşil girişimlere liderlik eden Amanda Simpson, “Bir uçakta hidrojeni yakıt olarak kullanmanın üç yolu var” dedi. Hidrojen, pil benzeri yakıt hücreleri için, hibrit uçaklarda veya yanıcı yakıt olarak bir güç kaynağı olabilir.

Alternatif yakıt teknolojileri elbette otomotiv dünyasında iyi yerleşmiş durumda. Alternatif yakıt yakan arabalar – kullanılmış patates kızartması yağı yakmak için dönüştürülen dizelleri hatırlıyor musunuz? – atsız arabaların ilk günlerinden beri varlar. Toyota Prius gibi hibrit gazlı ve elektrikli arabalar 1997’den beri piyasada. Ancak Toyota Mirai ve Hyundai Nexo dahil sadece birkaç model hidrojen yakıt hücrelerini kullanıyor.

Val Miftakhov, elektrikli uçak geliştirmek için ZeroAvia’yı kurduğunda, önce pil gücünü düşündü. Bir Sibirya göçmeni ve fizikçi, daha önceki start-up benzinli arabaları elektriğe dönüştürdü, sonra gelişmiş bir şarj sistemi dahil etti. Ancak piller, eğitim uçuşları gibi yalnızca en kısa gezileri sürdürebilir. “Bir görev bir saat olduğunda piller işe yarayabilir” dedi. Bir saatlik uçuş süresi talep eden Pipistrel Alfa Electro gibi pille çalışan eğitmenler de mevcuttur.

ZeroAvia bunun yerine, ağırlıklı olarak lityum iyonu için havadan hafif hidrojenin yerini alan kimyasal bir pil olan yakıt hücrelerini seçti. Hidrojen, jet yakıtının yaklaşık üç katı olan enerji yoğunluğu – kilogram başına enerji miktarı – ile dikkat çekicidir. Yanan hidrojenin yan ürünü sudur. Hidrojen, sudan ve yenilenebilir enerjiden yapılabilir, ancak çoğu artık özellikle yeşil olmayan doğal gazdan yapılır.

Bay Miftakhov, genellikle kara taşımacılığı için tasarlanan hidrojen depolama kaplarının uçaklar için pratik olmadığını kabul etti. “Ağırlığı azaltmaya odaklanmamız gerekiyor” dedi, “Oldukça düşük asılı meyvelerimiz var. ”

Elektrikli pillerin aksine, hidrojen yakıt hücreleri dakikalar içinde şarj edilebilir, ancak yakıt istasyonlarının eksikliği vardır ve bunları inşa etmek büyük bir girişim olacaktır.

Embry-Riddle Havacılık Üniversitesi’nde Havacılık ve Uzay Mühendisliği profesörü olan Pat Anderson, bu sorunun elektrik ve yanma gücünün bir kombinasyonunu kullanan hibrit uçaklar için daha az kritik olduğunu söyledi. “Bugün var olan bir yakıt pompasına kadar çekebilir ve doldurabilir” dedi.

Bay Anderson’ın öğrencileri 2011 eko-uçuş yarışmasında hibrit bir sistem kullandılar. Kazanamadılar, ancak Bay Anderson’ı, X-Prize Vakfı yönetim kurulu üyesi ve Charles Lindbergh’in torunu Erik Lindbergh’i yönetici olarak sayan bir Florida şirketi olan VerdeGo Aero’da inşa ettiği hibrit güç motorlarının esası üzerine sattı. başkan.

Modern hibrit sistemler, elektrik ve yanma gücünün değişken bir karışımını kullanabilir ve hatta yanmalı motoru uçuşta bir elektrik jeneratörü olarak kullanabilir. Bay Anderson, uçaklara yalnızca pil veya yakıt hücrelerinden daha fazla menzil sağlayabileceğini söyledi.

İki şirkete liderlik eden Roei Ganzarski, güç kaynağı ne olursa olsun, elektrik motorlarına özgü bazı avantajlar olduğunu söyledi: Uçaklar için elektrikli tahrik sistemleri yapan MagniX ve fütüristik görünümlü Alice elektrikli uçağını geliştiren Eviation. Avantajlardan biri maliyettir.

“Bugün uçaklar gerçekten çok pahalı ve asıl sebep motorları” dedi. Çok fazla bakım gerektirirler ve çok pahalı yakıt tüketirler. “O uçağın işletme maliyetini ortalama yüzde 40 ila 50 oranında azaltabilirim” dedi. Bunun nedeni, elektrik motorlarının nispeten bakım gerektirmemesidir.

Kendisini “dünyanın en büyük deniz uçağı havayolu” olarak tanımlayan Harbour Air, MagniX elektrikle çalışan de Havilland dhc-2 Beaver’ında yolcu taşımak için izin istiyor. 10 kişilik bir Cessna Grand da MagniX motoruyla uçtu.

787’yi kaldırmak gibi, elektrik gücünün başaramayacağı bazı şeyler var. Ancak bu, büyük jetlerin yeşil olamayacağı veya en azından daha yeşil olamayacağı anlamına gelmez. Birkaç yakıt rafinerisi ve hava yolu şirketi, SAF’ler olarak bilinen Sürdürülebilir Havacılık Yakıtlarını deniyor. Tıpkı yaygın “Jet A” yakıtı gibi yanan bu yakıtlar, kullanılmış yemeklik yağlar gibi atıklardan elde edilebilir. Neste gibi bazı şirketler, SAF yakıtını rafine etmek için hidrojen kullanıyor.

Havacılık güvenliği kuruluşları, ticari uçakların yüzde 50 veya daha az SAF içeren yakıt kullanmasına izin verse de, gösterilerde, mevcut jetler yüzde 100 SAF yaktı ve “motorlar bundan çok memnun” dedi Airbus’tan Bayan Simpson.

Ancak SAF, daha büyük uçaklar mutlu bir şekilde emisyonsuz saf hidrojen yakarken uçtuğu için bir geçici önlem olarak görülebilir. 1957’de bir Martin B-57B, yakıt olarak hidrojen kullanan bir uçuşun bir kısmına güç verdi. 1988’de bir Sovyet TU-155 uçağı yalnızca hidrojen yakıtıyla uçtu.

1990’da ölen Hawaii Demokratı Senatör Spark Matsunaga için kaçırılmış bir fırsattı – Sovyetlerin Sputnik uydusunun ABD’yi uzaya fırlatması kadar önemliydi. “Tekneyi bir kez daha kaçırdık” dedi ve “bir sonraki yönetimin hidrojenle bundan daha fazla ilgileneceğini umabiliriz. ”

Hidrojen uçağından herhangi bir söz, odadaki zeplinlere hitap etmek anlamına gelir. Hidrojen 1783’ten beri balonculukta kullanılmasına rağmen, havacılık geleceği 6 Mayıs 1937’de, zeplin Hindenburg’un Lakehurst, NJ’de açıkça yandığı ve 36 kişiyi öldürdüğü zaman karartıldı. Alevlerin radyoda ve haber filmlerinde (ve Led Zeppelin albüm kapağı), çoğunlukla hidrojen veya zeplin kumaş yüzeyinde kullanılan yanıcı boyadan kaynaklandı. Ne olursa olsun, hidrojenin itibarına verilen zarar bugün de devam ediyor.

Daha yakın bir zamanda ZeroAvia, hidrojen yakıt hücreli Piper Malibu Mirage M350 kazası geçen Nisan ayında indiğinde bir kötü haber/iyi haber senaryosu yaşadı. İyi haber, uçağın kanadını kaybetmesine rağmen kimsenin yaralanmamasıydı. Daha da iyisi, sızıntı yapacak yakıt ve onu ateşleyecek sıcak motor olmadığında Hindenburg benzeri bir yangın çıkmadı.

Bay Miftakhov, “Hidrojen sisteminin kendisi mükemmel bir şekilde ayakta kaldı,” dedi. “Acil durum ekibi, eğer fosil yakıtlı bir uçak olsaydı, büyük bir yangın olacağını söyledi. ”

Ancak hidrojene karşı en büyük argüman güvenlik değil maliyet olmuştur. “Yeşil” hidrojen, su ve yenilenebilir enerji ile üretilebilse de, şu anda üretilen çoğu fosil yakıtlar kullanılarak yapılan ve bu yakıtları yakmaktan daha temiz olmayan “gri hidrojen” olarak adlandırılmaktadır.

Hidrojen savunucuları, teknolojik gelişmelerin ve daha büyük ölçekli tesislerin maliyeti, fosil yakıtla rekabet ettiği nokta olan kilogram başına 1 dolara indirebileceğini söylüyor. Biden yönetiminin “Earthshots” girişiminin bir parçası, 10 yıl içinde kilogram başına 1 dolara ulaşmak için 2022’de önerilen 400 milyon dolarlık bir yatırım.

Bay Ganzarski gibi hidrojen güçlendiriciler, yeşil hidrojeni üretmenin başlangıçta maliyetli olmasına rağmen, hidrojen uçaklarını takip etmemenin maliyetinin daha yüksek olabileceğini savunuyor. “Emisyonlar sağlığımız için iyi değil. ”