Všetko, čo potrebujete vedieť o lietadlách na vodíkový pohon: budúcnosť udržateľného letectva?

Do roku 2050 sa obchodná letecká doprava a letecká doprava vo všeobecnosti bude usilovať o uhlíkovú neutralitu.

V rámci tohto smerovania k udržateľnej leteckej doprave sa pripravuje viacero riešení, ako napríklad používanie biopalív SAF alebo elektrických lietadiel a modelov, ako sú Volocopter, elektrické lietadlo Alice alebo CityAirBus.

Viacerí výrobcovia lietadiel však pracujú na ďalšej alternatíve: na lietadlách poháňaných vodíkom.

AEROAFFAIRES predstavuje toto alternatívne riešenie pre letectvo s nulovými emisiami.

Čo je vodík a ako sa využíva v letectve?

Dekarbonizácia leteckého sektora je cieľom výrobcov lietadiel v období do roku 2050. Vodík je dlhodobé riešenie, ktoré sa v súčasnosti skúma. Čo je však vodík? Aké sú jeho výhody?

Vodík je jedným z 2 prvkov, ktoré tvoria vodu. Zároveň je to najľahší prvok na Zemi (súčasť periodickej tabuľky prvkov). Nachádza sa vo vodných nádržiach, jazerách, oceánoch a dokonca aj v atmosfére.

Ako funguje? Vodík sa spaľuje v plynových turbínach motorov v spaľovacích komorách. Potom sa vďaka palivovému článku uvoľnená energia mení na elektrickú energiu, ktorá potom poháňa motor.

Vo vnútri lietadla sa vodík môže skladovať v plynnej alebo kvapalnej forme pri teplote -235 stupňov. Keďže má nižšiu hustotu ako súčasný parafín, konštrukcie lietadiel sa môžu v budúcnosti upraviť.

A napokon, vodík neznečisťuje životné prostredie, pretože emisie, ktoré produkuje, sú len vodná para, takže je to príležitosť, ktorú môžeme využiť na dosiahnutie nulových emisií do roku 2050.

Aké sú rozdiely medzi zeleným, modrým a sivým vodíkom?

Pochopenie rôznych druhov vodíka je nevyhnutné na posúdenie ich vplyvu na životné prostredie. Všetky sa nevyrábajú rovnakým spôsobom:

• Šedý vodík
  • Vyrába sa zo zemného plynu alebo uhlia procesom nazývaným parný reforming.
  • Vypúšťa veľké množstvo CO₂, čo z neho robí najviac znečisťujúcu formu.
• Modrý vodík
  • Vyrába sa rovnakou metódou ako sivý, ale so zachytávaním a skladovaním emitovaného CO₂.
  • Menej znečisťujúci ako sivý, ale stále závislý od fosílnych palív.
• Zelený vodík
  • Získava sa elektrolýzou vody s využitím obnoviteľných zdrojov energie (slnečnej, veternej).
  • Neprodukuje žiadne priame emisie CO₂, je skutočne čistý a udržateľný.

Iba zelený vodík je skutočne kompatibilný s cieľmi udržateľného letectva. Práve na tento typ sa obracia spoločnosť Airbus a ďalší významní hráči v leteckom sektore.

Lietadlá na vodíkový pohon verzus elektrické lietadlá: aké sú rozdiely?

Obe technológie sú zamerané na dekarbonizáciu leteckej dopravy, ale sú založené na rôznych princípoch a spôsoboch využitia. Tu je prehľadné porovnanie hlavných rozdielov:

Lietadlá na vodíkový pohon

• Využíva vodík ako zdroj energie (spaľuje sa v motore alebo sa premieňa na elektrinu prostredníctvom palivového článku).
• Ponúka stredný až dlhý dolet, vhodný najmä na regionálne a budúce diaľkové lety.
• Palivo sa dobíja plnením nádrží, čo je rýchlejší proces ako dobíjanie batérií.
• Má vyššie užitočné zaťaženie ako elektrické, pretože je menej ovplyvnené hmotnosťou paliva.
• Zameriava sa na komerčné lety, súkromné lietadlá a medziregionálne trasy.

Elektrické lietadlo

• Poháňané dobíjateľnými elektrickými batériami.
• Nízky až stredný dolet, obmedzený hustotou energie batérií.
• Vyžaduje dlhý čas dobíjania, čo obmedzuje frekvenciu rotácií.
• Má obmedzené užitočné zaťaženie v dôsledku hmotnosti palubných batérií.
• Používa sa najmä pre ľahké lietadlá, letecké taxíky alebo krátke vnútromestské lety.
  

Zjednodušene povedané, lietadlá na vodíkový pohon sú vhodnejšie na diaľkové lety a na komerčný rast, zatiaľ čo elektrické lietadlá sú v súčasnosti vyhradené pre leteckú mobilitu na krátke vzdialenosti.

Aké sú súčasné výhody a obmedzenia lietadiel na vodíkový pohon?

Výhody

• Nulové priame emisie (len vodná para)
• Vynikajúca hmotnostná hustota energie
• Vhodné na regionálne lety a lety na stredné vzdialenosti
• Kompatibilita s výrobou z obnoviteľných zdrojov

Súčasné obmedzenia

Napriek svojmu potenciálu čelí lietadlo na vodíkový pohon veľkým prekážkam:

• Neexistujúca alebo obmedzená globálna infraštruktúra: len veľmi málo letísk je vybavených.
• Zložité kryogénne skladovanie: -253 °C pre kvapalný vodík.
• Bezpečnosť: vodík je vysoko horľavý, čo si vyžaduje veľmi prísne normy.
• Vysoké náklady: špecializované technológie a materiály sú stále drahé.
• Hmotnosť a objem: nádrže zaberajú viac miesta ako parafín.
• Obmedzená ekologická výroba: väčšina svetovej produkcie vodíka je stále „šedá“.

Lietadlá na vodíkový pohon majú vynikajúci ekologický potenciál, ale stále je potrebné prekonať mnohé technologické a logistické výzvy.

Ktoré krajiny investujú do leteckej dopravy na vodíkový pohon?

Mnohé vlády a výrobcovia na celom svete výrazne investujú do rozvoja letectva na vodíkový pohon. Tu sú uvedené hlavné iniciatívy podľa jednotlivých krajín:

• 🇫🇷 Francúzsko
  • Program Airbus ZEROe
  • Vývoj súkromného vodíkového lietadla Beyond Aero
  • Vládna podpora prostredníctvom národného vodíkového plánu
• 🇩🇪 Nemecko
  • Účasť na projekte HY4
  • Investícia spoločnosti Lufthansa Technik
  • Úzka technologická spolupráca s Airbusom
• 🇺🇸 Spojené štáty
  • Projekty vodíkových motorov v spoločnosti Pratt & Whitney
  • Nasadenie modulárnych riešení spoločnosti Universal Hydrogen
  • Výskum v oblasti dekarbonizovaného letectva v spoločnosti Boom Supersonic
• 🇯🇵 Japonsko
  • Rozvoj infraštruktúry prostredníctvom spoločnosti Kawasaki Heavy Industries
  • Vládny plán pre vodík v regionálnom letectve
• 🇬🇧 Spojené kráľovstvo
  • Vedúce postavenie spoločnosti ZeroAvia v oblasti malých vodíkových lietadiel
  • Pokročilý výskum v spoločnosti Rolls-Royce
  • Financovanie regionálnych projektov s nízkymi emisiami
    

Európa, Spojené štáty a Japonsko sú v súčasnosti hlavnými hnacími silami vodíkových inovácií v celosvetovom leteckom priemysle.

Rôzne projekty lietadiel a súkromných lietadiel na vodíkový pohon

Mnohí odborníci v leteckom svete sa zaoberajú touto alternatívou k používaniu parafínu. S cieľom udržateľného letectva na dohľad sa postupne realizujú rôzne projekty.

Nedávno napríklad spoločnosti GE Aviation a Safran spojili svoje sily s Airbusom, aby otestovali motor poháňaný vodíkom.

A spoločnosť Beyond Aerospace so sídlom v Toulouse, založená v roku 2020, plánuje po nedávnom získaní finančných prostriedkov vytvoriť súkromné lietadlo na vodíkový pohon.

AEROAFFAIRES predstavuje ďalšie vodíkové projekty v leteckom sektore.

1. Airbus a jeho program lietadiel ZEROe

Spoločnosť Airbus v súčasnosti spolupracuje s viacerými výrobcami motorov, ktorými chce vybaviť svoje lietadlá. Patria medzi ne spoločnosti Pratt & Whitney, CFM International, Safran a General Electric. Airbus postupne odhaľuje plány na lietadlá na vodíkový pohon.

Najmä so svojimi 3 rôznymi koncepciami s názvom ZEROe, čo znamená nulové emisie. Do roku 2035 chce mať výrobca lietadiel vo vzduchu lietadlá na vodíkový pohon s nulovými emisiami CO2.

Airbus je v súčasnosti vo fáze testovania lietadla A380. Do roku 2025 výrobca lietadiel vytvorí systém na pohon jedného zo 4 motorov lietadla vodíkom.

Momentálne je A380 na skúšobnej ploche vybavený 5. motorom, ktorý poháňa vodík. v blízkosti lietadla a v jeho zadnej časti sú umiestnené 4 nádrže s celkovým množstvom 400 kg vodíka, ktoré dodávajú kvapalný vodík do testovaného motora.

Podľa výrobcu lietadla projekt „definuje špecifikácie vodíkového pohonného systému, dohliada na letové skúšky a poskytne lietadlu A380 skúšobnú plochu na testovanie vodíkového motora v cestovnej fáze“.

Ostatné 4 motory umiestnené pod krídlami budú počas fáz testovania vodíkového motora naďalej normálne fungovať.

Foto: Airbus

2. Pratt & Whitney a jeho vodíkový motor

Americký výrobca motorov sa vodíkom zaoberá už nejaký čas. V skutočnosti Pratt & Whitney prvýkrát upozornil na možnosť vytvoriť lietadlo na vodíkový pohon už v roku 1957. Americká spoločnosť bola jednou z prvých, ktoré začali využívať toto odvetvie a testovať možnosti, ktoré vodík ponúka.

K dnešnému dňu spoločnosť Pratt & Whitney prezradila, že pracuje na novom vodíkovom motore, ktorý bude nakoniec poháňať lietadlá a súkromné tryskáče. Navyše táto letecká spoločnosť už spolupracuje s výrobcami lietadiel, najmä s Airbusom.

Airbus dodáva približne 35 % motorov pre model Airbus A320 Neo, ako aj všetky motory pre model A220 tohto výrobcu. Zámerom spoločnosti Pratt & Whitney je skonštruovať motor schopný používať kvapalný vodík, ktorý by nahradil pôvodne používaný parafín.

Aby sa posunula o krok ďalej, plánuje tiež rekuperovať vodnú paru, ktorá vzniká pri spaľovaní vodíka. Budúcnosť „nulových emisií“ je na ceste!

3. Partnerstvá na vybavenie letísk vodíkom

Letecké giganty sa už spájajú, aby ponúkli vodíkové zariadenia na letiskách. Je to prípad spoločností Air Liquide, Airbus a Vinci Airports, ktoré spájajú svoje sily s cieľom uskutočniť prechod na udržateľnú leteckú dopravu.

Oznámili desaťročný plán na pomoc letiskám a iným zariadeniam, ktoré majú byť zásobované vodíkom. Prvým pilotným letiskom, ktoré bude môcť využívať výhody, je Lyon-Saint Exupéry. V roku 2023 dostane distribučné miesta vodíkového plynu.

Spočiatku sa bude vodík používať na pohon pozemných zariadení, ako sú vozidlá na vzletovej a pristávacej dráhe a manipulačné stroje.

Potom sa budú tieto distribučné miesta do roku 2030 využívať na zásobovanie lietadiel kvapalným vodíkom.

AEROAFFAIRES: angažuje sa v oblasti udržateľného letectva

Od roku 1991 spoločnosť AEROAFFAIRES pomáha svojim zákazníkom pri prenájme súkromných lietadiel s jasnou ambíciou: spojiť pohodlie, výkon a angažovanosť v oblasti ochrany životného prostredia.

• 100 % kompenzácia emisií oxidu uhličitého pri každom lete.
• Prístup k 20 000 lietadlám na celom svete.
• viac ako 120 000 prepravených cestujúcich s hodnotením spokojnosti zákazníkov 4,9/5.

Chcete sa dozvedieť viac o našich riešeniach zodpovednej leteckej dopravy alebo si rezervovať let? Kontaktujte nás 24 hodín denne, 7 dní v týždni vrátane víkendov a sviatkov:

Francúzsko +33 (0)1 44 09 91 82 | USA +1845 373 3456 | UK +44 84 4986 0547

Získajteonline ponuku na niekoľko kliknutí.