Samolot FlyZero na ciekły wodór będzie ekologicznym długodystansowcem?

Średniej wielkości FlyZero na ciekły wodór będzie latać tak szybko, jak obecne samoloty i prawie tak daleko, łącząc dowolne dwa lotniska na Ziemi z maksymalnie jednym przystankiem.

Koncepcja samolotu FlyZero

Lotnictwo długodystansowe stanowi trudne wyzwanie dla dekarbonizacji, ale grupa 100 ekspertów lotniczych pracujących nad projektem FlyZero dla rządu Wielkiej Brytanii twierdzi, że 279-miejscowe samoloty na ciekły wodór (H₂) pozwolą na przelot między dwoma miejscami na świecie z maksymalnie jednym przystankiem na tankowanie.

Zespół FlyZero, kierowany przez brytyjski Instytut Technologii Kosmicznej (Aerospace Technology Institute), ale dysponujący ekspertami oddelegowanymi przez szereg firm lotniczych, został zebrany w celu zbadania wszystkich obiecujących ścieżek do bezemisyjnego lotnictwa międzykontynentalnego i zaproponowania rozwiązań, które można wprowadzić do użytku komercyjnego do końca dekady. Projekt jest obejmuje wszystkie potrzebne etapy przez technologię, projektowanie, produkcję, elementy operacyjne i marketingowe możliwych rozwiązań.

Zespół zbadał zalety i wady akumulatorów, gazowego wodoru, amoniaku i ciekłego wodoru jako paliwa do spalania oraz ciekłego wodoru stosowanego w ogniwach paliwowych. Baterie prawie natychmiast zniknęły ze stołu, ponieważ były zbyt ciężkie i nieporęczne do pracy. Zrezygnowano z amoniaku ze względu na nadmierną emisję szkodliwych NOₓ i dużą wagę wymaganych układów paliwowych i napędowych – chociaż może to powrócić w pewnym momencie, gdy rozwinie się technologia pozyskiwania energii z amoniaku.

Zespół FlyZero ocenił szereg źródeł energii o zerowej emisji, zanim zdecydował się na ciecz kriogeniczną H₂ w spalinowym układzie napędowym.

Póki co rozważany jest zatem wodór. Gazowy H₂, choć obiecujący na krótszych dystansach, zajmuje zbyt dużo miejsca, a ciężkie zbiorniki i systemy ogniw paliwowych sprawiają, że nie nadaje się do samolotów dalekiego zasięgu. Zespół uznał, że ciecz kriogeniczna H₂ oferuje najlepsze rozwiązanie – do spalania jako paliwo w dużych silnikach turbowentylatorowych. Spalanie pokonało ogniwa paliwowe z ciekłym wodorem i elektryczne systemy napędowe przez czynnik jakim jest masa.

Używając ciekłego H₂, zespół opracował koncepcyjny samolot pasażerski średniej wielkości, który według jego danych może latać z taką samą prędkością, jak dzisiejsze samoloty, przewożąc do 279 pasażerów i zapewniając zasięg do 5250 mil morskich (6040 mil, 9723 km) w jednym pojedynczym rejsie. To nie do końca poziom Dreamlinera, który może pokonać 7532 mil morskich (8668 mil, 13950 km) na zbiorniku nafty, przewożąc około 242 pasażerów. Ale te samoloty wodorowe nadal byłyby bardzo praktycznymi samolotami długodystansowymi, które byłyby w stanie połączyć dowolne dwa lotniska na świecie z tylko jednym międzylądowaniem.

Układy napędowe na ciekły wodór zajmą więcej miejsca niż konwencjonalne, więc zespół FlyZero uzupełnił kriogeniczne zbiorniki paliwa w tylnym kadłubie o parę mniejszych „policzkowych” zbiorników, które rozszerzają dolny przedni kadłub, które nadają samolotowi charakterystyczny kształt, przypominający „wiewiórcze” policzki napchane orzechami. Zbiorniki te pomogą również zrównoważyć samolot, gdy ładunki paliwa będą się z czasem opróżniać podczas lotu.

Teoretyczne porównanie zastosowanych paliw dla FlyZero i ich emisji
Teoretyczne porównanie zastosowanych paliw dla FlyZero i ich emisji

Zespół przewiduje również, że od połowy lat 30. te maszyny będą miały lepszą ekonomię operacyjną niż konwencjonalne samoloty, ponieważ ceny wodoru spadną.

Wciąż jednak do pokonania są rozmaite przeszkody technologiczne i logistyczne. „Wyzwania związane z realizacją ciekłego wodoru”, czytamy w raporcie porównania i wyboru źródeł energii dla FlyZero, „obejmują między innymi przechowywanie i dystrybucję paliwa kriogenicznego na pokładzie samolotu, opracowywanie zrównoważonych technologii dla stabilnego i niezawodnego spalania wodoru, wydajną konwersję energii i zarządzanie termiczne wodorowymi ogniwami paliwowymi i ich hybrydami, minimalizując generowanie innych wpływów na klimat, tj. NOₓ i smugi kondensacyjne, minimalizując wpływ na masę strukturalną i opór samolotu oraz rozwijając zrównoważoną infrastrukturę do produkcji paliwa wodorowego.”

Koncepcja samolotu FlyZero
Koncepcja samolotu FlyZero

Zespół przygotowuje szczegółowy raport na początek 2022 roku, w tym trzy końcowe koncepcje samolotów dla regionalnych, wąskokadłubowych i średniej wielkości samolotów pasażerskich, harmonogramy dla opracowania technologii, raporty ekonomiczne i marketingowe oraz oceny zrównoważonego rozwoju.

źródło: New Atlas | Aerospace Technology Insititute | FutureFlight