آیا این هواپیمای انقلابی می تواند سفرهای هوایی را سبز کند؟

من اخیراً اولین پرواز خود را از زمان همه‌گیری COVID-19 که صنعت هوانوردی را ویران کرد رزرو کردم. چه کسی می‌تواند فرودگاه‌های پر از هواپیماهای زمین‌گیر، با کارکنان و خلبانان بیکار را فراموش کند؟ بر اساس سازمان هواپیمایی کشوری بین المللی (ایکائو)تعداد مسافران هوایی در سرتاسر جهان بین سال‌های 60 تا 2019 2020 درصد کاهش یافت. اگرچه تعداد مسافران در سال 2.3 به 2021 میلیارد نفر رسید، اما همچنان 49 درصد کمتر از سطح قبل از همه‌گیری بود.

اما با وجود مشکلات، سفرهای هوایی پایدار در دو سال گذشته پیشرفت زیادی داشته است. بسیاری از شرکت‌های هواپیمایی و شرکت‌های هواپیمایی از فرصتی که به دلیل کاهش تعداد مسافران فراهم شده است، برای از بین بردن هواپیماهای قدیمی‌تر، کم‌اقتصادی و کم‌بازده استفاده کرده‌اند. هواپیماها دی اکسید کربن (CO₂و اکسیدهای نیتروژن (NOx) که همچنین به تشکیل ازن در تروپوسفر فوقانی کمک می کند. آنها همچنین ذرات ذرات را ساطع می کنند و دنباله هایی از بخار آب (contrails) بر جای می گذارند که هر دو گرما را به دام می اندازند.

سفرهای هوایی پایدار در دو سال گذشته پیشرفت زیادی داشته است.

با توجه به اینکه خطوط هوایی و سازندگان هواپیما علاقه مند به بهبود اعتبار زیست محیطی خود هستند، یک راه حل ساده این است که هواپیماها را با سوخت زیستی تغذیه کنند که در تجارت به عنوان سوخت هوانوردی پایدار (SAF) شناخته می شود. هواپیماهای موجود می توانند از سوخت جت مخلوط با 50% SAF بدون نیاز به هیچ گونه تغییری استفاده کنند. انجام این کار می تواند انتشار گازهای گلخانه ای را تا 80 درصد در مقایسه با سوخت معمولی جت کاهش دهد رولزرویس و بوئینگ قبلاً پروازهای آزمایشی را روی 747های مجهز به موتورهای ترنت با استفاده از 100٪ SAF انجام داده است.

سوخت های جایگزین

متأسفانه، این سوخت‌های سبزتر تا پنج برابر گران‌تر از سوخت‌های جت هستند، بنابراین بدون مشوق‌های مالیاتی یا سرمایه‌گذاری صنعت سوخت برای ارزان‌تر کردن آن‌ها موفق نخواهند شد. شرکت فنلاندی در اینبه عنوان مثال، از روغن های پخت و پز قدیمی به عنوان خوراک برای SAF خود استفاده می کند و ادعا می کند که بیش از 370,000 پرواز تجاری از SAF از سال 2016 استفاده کرده اند. Neste در حال حاضر می تواند حدود 150 متر لیتر سوخت در سال تولید کند، اما این هنوز کسری ناچیز است. از آنچه لازم است - و قبل از رقابت SAF ها با منابع غذایی جهانی، فقط مقدار زیادی چربی پخت و پز استفاده شده در دسترس است.

این نگرانی‌ها یکی از دلایلی است که دولت بایدن آن را راه‌اندازی کرده است چالش بزرگ سوخت هوانوردی پایدار، که هدف آن تولید 3 میلیارد گالن SAF در سال تا سال 2030 است. اما حتی اگر این هدف بلندپروازانه محقق شود، SAF ها فقط CO مستقیم را کاهش خواهند داد.₂ انتشار گازهای گلخانه ای از هواپیما؛ آنها هیچ کاری برای NOx، بخار آب یا contrails انجام نمی دهند. راه حل واضح هیدروژن است که تقریبا هیچ CO منتشر نمی کند₂، NOx بسیار کم و فقط کمی بخار آب. چگالی انرژی آن (140 MJ/kg) سه برابر نفت سفید (43 MJ/kg) و بسیار بیشتر از باتری های لیتیوم یون (0.95 MJ/kg) است.

از جنبه منفی، هیدروژن یک گاز در دمای اتاق است، به این معنی که باید مایع یا فشرده شود تا بتوان آن را در بدنه ذخیره کرد. به همین دلیل است که فکر می‌کنم باتری‌های برقی حداقل برای هواپیماهای کوچک‌تر می‌توانند راهگشا باشند. سال گذشته رولزرویس دو رکورد جهانی را شکست برای سریع ترین هواپیمای تمام الکتریکی، با سرعت 555 کیلومتر در ساعت در مسافت 3 کیلومتر. این هواپیما از یک موتور الکتریکی شار محوری 400 کیلوواتی از تامین کننده پیشرانه خودرو مستقر در آکسفورد استفاده کرد. یاسا.

متأسفانه باتری های امروزی آنقدر سنگین و حجیم هستند که احتمالاً هواپیماهای برقی با باتری فقط برای پروازهای کوتاه مفید خواهند بود. اما طبق گزارش اخیر بریتانیا موسسه فناوری هوافضا (ATI)، بخش هوانوردی می تواند تا سال 2050 با استفاده از ترکیبی از SAF و در نهایت هیدروژن "سبز" (یعنی هیدروژنی که از سوخت های فسیلی به دست نمی آید) با استفاده از سلول های سوختی، توربین های گاز و سیستم های هیبریدی کربن خنثی شود. ATI معتقد است که یک هواپیمای سایز متوسط ​​با انرژی هیدروژنی می تواند تا سال 2035 و یک هواپیمای بدنه باریک تا سال 2037 پرواز کند. هواپیمای اول می تواند 280 مسافر را مستقیماً از لندن به سانفرانسیسکو پرواز دهد.

اگر نیمی از هواپیماهای تجاری جهان تا سال 2050 با انرژی هیدروژنی کار می کردند، ATI تخمین می زند که انتشار کربن در بخش هوانوردی 4 کاهش می یابد. × 10⁹ تن (4 Gt). این معادل 14 سال انتشار گازهای گلخانه ای از تمام هواپیماهای معمولی موجود است که به طور بالقوه 2060 گیگا تن تا سال XNUMX ذخیره می شود. GKN Aerospace، موتورهای واکنش و رولزرویس.

در جاهای دیگر، Reaction Engines، IP Group و شورای تأسیسات علم و فناوری بریتانیا یک برنامه جذاب جدید راه اندازی کردند. سرمایه گذاری مشترک در کنفرانس COP26 در گلاسکو. آنها می‌خواهند ببینند آیا می‌توان از گرمای خروجی هواپیما برای تولید هیدروژن از سوخت آمونیاک استفاده کرد و ترکیبی را ایجاد کرد که از سوخت جت تقلید می‌کند و می‌تواند در موتورهای هواپیماهای موجود استفاده شود. در همین حال، هوانوردی H2 در استرالیا از احتراق آمونیاک مایع در موتورهای جت اصلاح شده استفاده می کند و هدف آن تبدیل آن است Dassault Falcon 50 هواپیما در آسمان تا اواسط سال 2023.

بهسازی هواپیماهای موجود با پیشرانه های هیدروژنی الکتریک حس اقتصادی و زیست محیطی خوبی دارد.

فراتر از این نوع "آمونیاک سبز"، شاید تمیزترین گزینه توسط استارت آپ بریتانیا/ایالات متحده پیشگام باشد. ZeroAvia، که یک هواپیمای مسافربری توربوپراپ موجود دورنیر 228 را با سلول های سوختی هیدروژنی و موتورهای الکتریکی دوباره نصب کرده است. در مقایسه با موتورهای جت، رویکرد آن می تواند هزینه های عملیاتی را تا 60 درصد و هزینه های تعمیر و نگهداری را تا 75 درصد کاهش دهد - و البته با آلایندگی صفر. ZeroAvia قبلاً اولین پرواز هواپیمای شش نفره بدون آلایندگی را انجام داده است، با بریتیش ایرویز و یونایتد ایرلاینز همکاری امضا کرده است و بیش از 130 میلیون دلار بودجه جمع آوری کرده است.

با توجه به اینکه در سال 23,000 2017 هواپیمای تجاری در سرتاسر جهان در حال خدمت بودند، با توجه به اینکه در سال 500 در سرتاسر جهان در حال سرویس دهی بودند، بهسازی هواپیماهای موجود با نیروگاه های هیدروژن-الکتریک، منطقی اقتصادی و زیست محیطی خوبی دارد. اما من همچنین شیفته یک طراحی هواپیمای جدید بالقوه انقلابی هستم که توسط استارت آپ آمریکایی Otto Aviation ساخته شده است. . سفینه جریان آرام فوق آیرودینامیک Otto Celera 8300L می تواند شش مسافر را با سرعت 740 کیلومتر در ساعت با استفاده از یک ملخ، با 8 تا 9 برابر بیشتر از یک قوطی جت مشابه، بیش از XNUMX کیلومتر در هر لیتر سوخت ببرد. .

اگر تحولاتی مانند این موفقیت آمیز باشد، شاید «پرواز سبز» روزی ممکن شود.