С какво гориво ще се движат самолетите на бъдещето?

910
С какво гориво ще се движат самолетите на бъдещето?

© Pixabay

От 50-те години на миналия век досега авиационните технологии постигнаха огромен прогрес, увеличавайки както мощността, така и ефективността на самолетните двигатели.

Последните проучвания обаче показват, че двигателите с вътрешно горене може би са достигнали лимит, над който увеличаването на техния капацитет ще загуби своя икономически смисъл, тъй като ще бъде твърде скъпо.

А това означава, че както увеличаването на въздушния трафик, така и на броя на самолетите ще доведе до повече консумация на гориво и повече вредни емисии, освен ако не се намери заместител на изкопаемите горива, пише списание Forbes.

В днешно време авиационната индустрия генерира около 2.4% от глобалните емисии въглероден диоксид и около 12% от парниковите газове, произвеждани от транспортната индустрия в световен мащаб.

Но този дял се очаква да нараства, имайки се предвид увеличаването на пътниците, които използват въздушен транспорт, особено в Азия.

Прогнозите сочат, че до 2028 г. километрите на пасажер, изминати от всички авиокомпании, ще нараснат с 60% - до над 12 трилиона, а размерът на глобалната авиационна флотилия ще се увеличи с 43%, до над 39 000 самолета.

Според Международната организация за гражданска авиация вредните емисии, генерирани от превозвачите, ще се увеличат четири пъти до 2050 г. Нейният дял в общите парникови емисии също ще нарасне, ако не се направи опит за заместване на изкопаемите горива, тъй като в останалите транспортни сектори това вече се случва.

Засега няма технология, която може да ги замести напълно. Задвижването на самолет изцяло с алтенративен енергиен източник, различен от изкопаемите горива, едва ли ще бъде възможно в близките десетилетия.

Но вече има компании от сферата на авиационните технологии, които се опитват да приложат част от опита на автомобилната индустрия и да създадат хибриден самолетен двигател. В него част от енергията се произвежда от конвенционален турбинен двигател на керосин, подпомаган от електромотор или от водородни горивни клетки.

Освен че ще намали вредните емисии, подобна технология би помогнала на авиокомпаниите да намалят разходите си за гориво, които са основно перо в техния бюджет. 

Статистиката от автомобилния сектор показва, че този тип двигатели не съкращават вредните емисии толкова, колкото изцяло електрическите системи, но ги намаляват почти наполовина, в сравнение с конвенционалните двигатели с вътрешно горене. И могат да се разглеждат като "междинна стратегия" до момента, в който и авиацията ще може да се похвали с технология, позволяващата пълното заместване на изкопаемите горива.

Разработките в областта на електрификацията на въздушния транспорт са част от глобалните усилия за ограничаване на климатичните промени и понижаването на парниковите емисии. Въпреки че почти всяка държава и всеки сектор от икономиката се опитва да допринася за тази кауза, въглеродните емисии продължават да се покачват.

Само за последната година ръстът им е с 2.7%, по данни на Global Carbon Project. А само в авиационния сектор повишението им за последните пет години е с цели 26%. 

Проблемът с електрическата мобилност обаче се оказва сложен, а решението му се търси в дългосрочен план, дори и в автомобилната индустрия. Прогнозите сочат, че електромобилите едва ли ще могат да "завземат" доминиращ дял от продажбите поне до 2040 г.

По тази причина много експерти смятат, че промотирането на хибридите може да се окаже по-ефективно в краткосрочен план. Същата концепция би могла да се приложи и в авиацията.  

Вече има компании, които предлагат решения в тази посока, макар и в сравнително малък мащаб. През 2016 г. Safran Landing Systems и Honeywell разработиха съвместно система за електрическо придвижване на самолетите по пистите (т. нар. "таксиране"), но приложението беше изоставено, тъй като спадът в цената на петрола понижи интереса към алтернативните енергийни източници.

Освен това вече се извършват тестове на малки летателни апарати с хибридно задвижване. Един от тях е e-Genius, разработен от експерти от университета в Щутгарт, който вече успя да направи два успешни полета над Алпите. 

Наскоро SAS и Airbus обявиха намеренията си за старт на съвместна разработка на хибриден самолет, който да може да се използва с комерсиална цел. На последното авиоизложение в Париж през юни тази година бяха представени няколко хибридни проекта на Airbus, Safran, Daher и израелския стартъп Eviation.

Boeing: Китай ще има нужда от над 8 000 нови самолета до 2038 г.От Boeing твърдят, че нарастващото търсене на самолети в Китай ще генерира бизнес за близо 3 трлн. долара в индустрията в следващите две десетилетия


Един от големите въпроси пред индустрията е изборът на алернатива, който се свежда до две основни направления - електричество или водородни клетки?

Хибридният двигател може да разчита или на литиево-йонните батерии, които вече са широко разпространени в автомобилната индустрия и битовата електроника, или на водородните горивни клетки. Всеки от тези варианти има своите преимущества и недостатъци.

Най-големият проблем с батериите е ниското съотношение между количеството енергия, произвеждано на единица маса. Това означава, че за задвижването на цял самолет ще са необходими батерии с огромен обем.

В хибридната система този недостатък донякъде се компенсира от факта, че електромоторът работи заедно с конвенционален двигател, но въпреки това си остава сериозно технологично предизвикателство.

Другото такова е свързано с времето, необходимо за зареждане на батериите. Бързозарядните станции са едно от решенията на проблема в автомобилната индустрия, но инженерите работят и за създаване на надеждна технология за бърза смяна на акумулаторните батерии на самото превозно средство.

Към момента американската Tesla и китайската Nio усъвършенстват тази алтернатива. Идеята е изтощената батерия да може да се смени с пълна за много по-кратко време (например колкото е нужно за зареждането на резервоара на обикновен автомобил на бензиностанцията). Разбира се, при самолетите този процес ще бъде доста по-сложен за изпълнение.

Освен тези чисто технологични проблеми, използването на литиево-йонни батерии се изправя и пред геополитически усложнения. Причината е, че над 60% от производството им се контролира от Китай.

Поднебесната империя е и третият най-голям производител на литий в света. Суровината вече е известна като "белия петрол", тъй като икономическото ѝ значение се увеличава с всяка изминала година.

Втората опция за развитието на хибридните двигатели са водородните горивни клетки. Освен че е един от най-разпространените химични елементи на планетата, водородът разполага с високо съотношение на потенциалната енергия на единица маса - по-високо дори и от това на керосина.

При тях то възлиза на 33 300 ватчаса на килограм, в сравнение с 11 900 за конвенционалното авиационно гориво и под 1 000 за електрическите батерии.    

Преди три години четириместният летателен апарат HY4 успя да потегли без проблеми от летището в Щутгарт и да се задържи 10 минути във въздуха. През октомври 2018 г. в Сингапур пък беше представен първият водороден пътнически самолет, който може да извършва регионални полети.

Повечето представители на авиационния сектор смятат, че именно водородът ще бъде в основата на следващата технологична революция във въздушния транспорт. Особено като се има предвид, че американската космическа агенция НАСА го използва за задвижване на своите ракети от десетилетия.

Наскоро агенцията финансира и проект на университета в Илиноис, който има за цел да създаде платформа за съхранение на електрическа енергия с помощта на клетки със замразен водород.

Оказва се обаче, че и водородната технология има своите ограничения. Водоротът не съществува в природата в чист вид и се налага да бъде отделян от кислорода във водните молекули или от въглерода в тези на природния газ.

Този процес, който включва и съхранението на получения водород, обаче може да бъде доста скъп. А при добива на водород от природен газ се отделя метан, който също спада към парниковите емисии. 

Хибридното задвижване изправя авиационната индустрия пред редица технологични предизвикателства, които ще трябва да получат одобрението на регулаторите. Но със сигурност то може да стане реалност много по-скоро, отколкото самолетите, задвижвани изцяло от електрическа енергия.  

Подобни статии

Най-четени статии

Facebook Коментари

Добави коментар

Екипът на Profit.bg Ви благодари, че използвате кирилица за вашите коментари.
В случай, че коментарът Ви съдържа нецензурни квалификации и лични нападки или обиди на расова, сексуална, етническа или верска основа, той ще бъде изтрит от модератора на сайта.

Абонирайте се за електронния
информационен бюлетин на Profit.bg