هل يمكن لهذه الطائرة الثورية أن تحول السفر جواً إلى اللون الأخضر؟

لقد حجزت مؤخرًا رحلتي الأولى منذ أن دمر جائحة COVID-19 صناعة الطيران. من يستطيع أن ينسى المطارات المليئة بطائرات محطمة مع تسريح موظفين وطيارين؟ بحسب ال منظمة الطيران المدني الدولي (ICAO)انخفض عدد المسافرين جوا في جميع أنحاء العالم بنسبة 60٪ بين عامي 2019 و 2020. وعلى الرغم من أن الأرقام قفزت مرة أخرى إلى 2.3 مليار في عام 2021 ، إلا أنها لا تزال أقل بنسبة 49٪ من مستويات ما قبل الجائحة.

ولكن على الرغم من المشاكل ، فقد حقق السفر الجوي المستدام تقدمًا كبيرًا خلال العامين الماضيين. استغلت العديد من شركات الطيران وشركات الطيران الفرصة التي أتاحها انخفاض أعداد الركاب للتخلص من الطائرات الأقدم والأقل اقتصادية والأقل كفاءة. تنفث الطائرات ثاني أكسيد الكربون (CO₂) وأكاسيد النيتروز (NOx) ، والذي يساعد أيضًا في تكوين الأوزون في طبقة التروبوسفير العليا. كما أنها تنبعث منها الجسيمات وتترك مسارات بخار الماء (الكواشف) ، وكلاهما يحبس الحرارة.

حقق السفر الجوي المستدام تقدمًا كبيرًا خلال العامين الماضيين.

مع حرص شركات الطيران والشركات المصنعة للطائرات على تحسين أوراق اعتمادهم البيئية ، يتمثل أحد الحلول البسيطة في تزويد الطائرات بالوقود الحيوي ، المعروف باسم وقود الطيران المستدام (SAF) في التجارة. يمكن للطائرات الحالية استخدام وقود نفاث ممزوج بنسبة 50٪ من سلاح الجو الآمن دون الحاجة إلى تعديل بأي شكل من الأشكال. يمكن أن يؤدي القيام بذلك إلى خفض الانبعاثات بنسبة تصل إلى 80٪ مقارنة بوقود الطائرات العادي رولز رويس وبوينج بعد أن نفذت بالفعل رحلات تجريبية على 747s مزودة بمحركات Trent باستخدام 100٪ SAF.

الوقود البديل

لسوء الحظ ، فإن هذه الأنواع من الوقود الأكثر حفاظًا على البيئة هي أغلى بخمس مرات من وقود الطائرات ، لذا لن تنجح بدون حوافز ضريبية أو استثمار من قبل صناعة الوقود لجعلها أرخص. الشركة الفنلندية في هذا، على سبيل المثال ، تستخدم زيوت الطهي القديمة كمخزون تغذية لـ SAF ، مدعية أن أكثر من 370,000 رحلة تجارية استخدمت SAF منذ عام 2016. يمكن لـ Neste حاليًا إنتاج حوالي 150 مترًا من الوقود سنويًا ، ولكن هذا لا يزال جزءًا صغيرًا لما هو مطلوب - ولا يوجد سوى الكثير من دهون الطهي المستخدمة قبل أن تتنافس SAFs مع الإمدادات الغذائية العالمية.

هذه المخاوف هي أحد الأسباب التي دفعت إدارة بايدن إلى إطلاق التحدي الكبير لوقود الطيران المستدام، والتي تهدف إلى إنتاج 3 مليارات جالون من SAF سنويًا بحلول عام 2030. ولكن حتى إذا تم تحقيق هذا الهدف الطموح ، فإن SAFs ستخفض فقط ثاني أكسيد الكربون المباشر₂ انبعاثات من الطائرات لا يفعلون شيئًا لأكاسيد النيتروجين أو بخار الماء أو النفاخ. الحل الواضح هو الهيدروجين ، الذي لا يصدر عنه أي ثاني أكسيد الكربون تقريبًا₂، القليل جدًا من أكاسيد النيتروجين وقليلًا من بخار الماء. كثافة طاقتها (140 ميجا جول / كجم) هي ثلاثة أضعاف كثافة الكيروسين (43 ميجا جول / كجم) وأعلى بكثير من بطاريات الليثيوم أيون (0.95 ميجا جول / كجم).

على الجانب السلبي ، الهيدروجين هو غاز في درجة حرارة الغرفة ، مما يعني أنه يجب تسييله أو ضغطه حتى يمكن تخزينه في جسم الطائرة. لهذا السبب أعتقد أن البطاريات الكهربائية يمكن أن تكون إجابة ، على الأقل بالنسبة للطائرات الأصغر. رولز رويس العام الماضي حطم رقمين قياسيين عالميين لأسرع طائرة تعمل بالكهرباء بالكامل ، تصل سرعتها إلى 555 كم / ساعة على مسافة 3 كم. استخدمت الطائرة محركًا كهربائيًا ذات تدفق محوري بقدرة 400 كيلو وات من مورد مجموعة نقل الحركة في أكسفورد ياسا.

لسوء الحظ ، فإن بطاريات اليوم ثقيلة وضخمة لدرجة أن الطائرات التي تعمل بالبطاريات الكهربائية لن تكون مفيدة إلا للرحلات القصيرة. لكن وفقًا لتقرير حديث من المملكة المتحدة معهد تكنولوجيا الطيران (ATI)، يمكن أن يصبح قطاع الطيران محايدًا للكربون بحلول عام 2050 باستخدام مزيج من SAFs وفي النهاية الهيدروجين "الأخضر" (أي الهيدروجين غير المشتق من الوقود الأحفوري) باستخدام خلايا الوقود وتوربينات الغاز والأنظمة الهجينة. تعتقد ATI أن طائرة متوسطة الحجم تعمل بالهيدروجين يمكن أن تطير بحلول عام 2035 وطائرة ضيقة البدن بحلول عام 2037. يمكن للطائرة الأولى أن تقل 280 راكبًا من لندن إلى سان فرانسيسكو مباشرة.

إذا كانت نصف الطائرات التجارية في العالم تعمل بالهيدروجين بحلول عام 2050 ، فإن ATI تعتقد أن انبعاثات الكربون في قطاع الطيران ستنخفض بمقدار 4 × 10⁹ طن (4 جيجا طن). وهذا يعادل أربعة أعوام من الانبعاثات من جميع الطائرات التقليدية الحالية ، مع احتمال توفير 14 جيجا طن بحلول عام 2060. إنه ليس حلمًا بعيد المنال: ساهمت العديد من الشركات في تقرير ATI ، بما في ذلك Airbus و easyJet و Eaton و GE Aviation ، جي كيه ان ايروسبيس ومحركات رد الفعل ورولز رويس.

في مكان آخر ، أطلقت شركة Reaction Engines و IP Group ومجلس مرافق العلوم والتكنولوجيا في المملكة المتحدة حدثًا جديدًا مثيرًا للاهتمام المشاريع المشتركة في مؤتمر COP26 في غلاسكو. إنهم يريدون معرفة ما إذا كان يمكن استخدام حرارة العادم من الطائرة لإنتاج الهيدروجين من وقود الأمونيا ، مما يخلق مزيجًا يحاكي وقود الطائرات ويمكن استخدامه في محركات الطائرات الحالية. في أثناء، طيران H2 في أستراليا تستخدم احتراق الأمونيا السائلة في المحركات النفاثة المعدلة وتهدف إلى تحويلها داسو فالكون 50 طائرة في السماء بحلول منتصف عام 2023.

يعد تعديل الطائرات الحالية بمجموعة نقل الحركة الهيدروجينية الكهربائية أمرًا منطقيًا اقتصاديًا وبيئيًا.

بعيدًا عن هذا النوع من "الأمونيا الخضراء" ، ربما يكون الخيار الأنظف على الإطلاق هو ريادة شركة ناشئة في المملكة المتحدة والولايات المتحدة ZeroAvia، التي أعادت تركيب طائرة ركاب دورنير 228 موجودة بخلايا وقود الهيدروجين والمحركات الكهربائية. مقارنة بالمحركات النفاثة ، يمكن لنهجها خفض تكاليف التشغيل بنسبة 60٪ وتكاليف الصيانة بنسبة 75٪ - وبالطبع بدون انبعاثات. نفذت شركة ZeroAvia بالفعل أول رحلة طائرة ذات ستة مقاعد خالية من الانبعاثات ، ووقعت شراكات مع الخطوط الجوية البريطانية والخطوط الجوية المتحدة ، وجمعت أكثر من 130 مليون دولار من التمويل.

يعد تعديل الطائرات الحالية بمحركات هيدروجينية كهربائية أمرًا منطقيًا اقتصاديًا وبيئيًا نظرًا لوجود 23,000 طائرة تجارية في الخدمة في جميع أنحاء العالم في عام 2017. لكنني أيضًا مفتون بالتصميم الثوري المحتمل للطائرة الذي طورته شركة أوتو للطيران الأمريكية الناشئة . يمكن لطائرة أوتو سيليرا سعة 500 لتر ذات التدفق الديناميكي الهوائي الفائق - كما تدعي الشركة - أن تأخذ ستة ركاب أكثر من 8300 كم بسرعة 740 كم / ساعة باستخدام مروحة واحدة ، وتطير 8 إلى 9 مرات لكل لتر من الوقود مقارنة بطائرة مماثلة. .

إذا نجحت مثل هذه التطورات ، فربما يكون "الطيران الأخضر" ممكنًا في يوم من الأيام.