האם המטוס המהפכני הזה יכול להפוך את הנסיעות האוויריות לירוקות?

לאחרונה הזמנתי את הטיסה הראשונה שלי מאז מגיפת COVID-19 הרסה את תעשיית התעופה. מי יכול לשכוח את שדות התעופה המלאים במטוסים מקורקעים, עם צוות וטייסים מפוטרים? על פי ארגון התעופה האזרחית הבינלאומי (ICAO), מספר נוסעי האוויר ברחבי העולם ירד ב-60% בין 2019 ל-2020. ולמרות שהמספרים טיפסו בחזרה ל-2.3 מיליארד ב-2021, הם עדיין היו 49% מתחת לרמות שלפני המגפה.

אבל למרות הבעיות, נסיעות אוויריות בר קיימא התקדמה בשנתיים האחרונות. חברות תעופה וחברות תעופה רבות ניצלו את ההזדמנות שמעניקה הירידה במספר הנוסעים כדי לבטל מטוסים ישנים, פחות חסכוניים ופחות יעילים. מטוסים פולטים פחמן דו חמצני (CO₂) ותחמוצות חנקן (NOx), המסייע גם ביצירת אוזון בטרופוספירה העליונה. הם גם פולטים חלקיקים ומשאירים שבילי אדי מים (contrails), שניהם לוכדים חום.

נסיעות אוויריות בר קיימא עשו התקדמות גדולה בשנתיים האחרונות.

עם חברות תעופה ויצרני מטוסים שרוצים לשפר את הסמכות הסביבתית שלהם, פתרון אחד פשוט הוא להפעיל מטוסים עם דלק ביולוגי, המכונה דלק תעופה בר קיימא (SAF) בסחר. מטוסים קיימים יכולים להשתמש בדלק סילוני מעורבב עם 50% SAF ללא צורך בשינוי כלשהו. פעולה זו יכולה להפחית את הפליטות בשיעור של עד 80% בהשוואה לדלק סילוני רגיל, עם רולס רויס ​​ובואינג לאחר שכבר ביצעו טיסות מבחן על מטוסי 747 המצוידים במנועי טרנט באמצעות 100% SAF.

דלקים חלופיים

למרבה הצער, דלקים ירוקים אלו יקרים עד פי חמישה מדלק סילוני, כך שהם לא יצליחו ללא תמריצי מס או השקעה מצד תעשיית הדלק להוזיל אותם. החברה הפינית בזה, למשל, משתמשת בשמני בישול ישנים כחומר הזנה עבור ה-SAF שלה, בטענה שיותר מ-370,000 טיסות מסחריות השתמשו ב-SAF מאז 2016. נסט יכולה כיום לייצר כ-150 מ' ליטר מהדלק בשנה, אבל זה עדיין חלק קטן של מה שצריך - ויש רק כל כך הרבה שומן בישול משומש זמין לפני ש-SAFs מתחרים עם אספקת המזון העולמית.

חששות אלה הם אחת הסיבות לכך שממשל ביידן השיק את Grand Challenge של דלק תעופה בר קיימא, שמטרתה לייצר 3 מיליארד גלונים של SAF בשנה עד 2030. אבל גם אם היעד השאפתני הזה יתקיים, SAFs רק יקצצו את ה-CO הישיר₂ פליטות ממטוסים; הם לא עושים שום דבר עבור NOx, אדי מים או נגדים. הפתרון הברור הוא מימן, שכמעט לא פולט CO₂, מעט מאוד NOx ורק מעט אדי מים. צפיפות האנרגיה שלו (140 MJ/kg) משולשת מזו של נפט (43 MJ/kg) וגבוהה בהרבה מסוללות ליתיום-יון (0.95 MJ/kg).

בצד החיסרון, מימן הוא גז בטמפרטורת החדר, מה שאומר שהוא צריך להיות נוזלי או לדחוס כדי שניתן יהיה לאחסן אותו בגוף המטוס. לכן אני חושב שסוללות חשמליות יכולות להיות תשובה, לפחות למטוסים קטנים יותר. בשנה שעברה רולס רויס שבר שני שיאי עולם למטוס הכל-חשמלי המהיר ביותר, שפוגע במהירויות של 555 קמ"ש על פני מרחק של 3 ק"מ. המטוס השתמש במנוע חשמלי 400 קילוואט שטף צירי של ספקית רכבי ההנעה מאוקספורד יאסא.

למרבה הצער, הסוללות של היום כל כך כבדות ומגושמות עד שמטוסים חשמליים מסוג סוללה יהיו שימושיים כנראה רק לטיסות קצרות. אבל על פי דיווח אחרון מבריטניה המכון לטכנולוגיית תעופה וחלל (ATI), מגזר התעופה יכול להפוך לנייטרלי פחמן עד שנת 2050 באמצעות שילוב של SAFs ובסופו של דבר מימן "ירוק" (כלומר מימן שאינו מופק מדלקים מאובנים) באמצעות תאי דלק, טורבינות גז ומערכות היברידיות. ה-ATI מאמינה שמטוס בינוני בכוח מימן עשוי לטוס עד 2035 ומטוס צר גוף עד 2037. הראשון יכול להטיס 280 נוסעים מלונדון לסן פרנסיסקו ישירות.

אם מחצית מהמטוסים המסחריים בעולם היו מונעים במימן עד שנת 2050, ה-ATI מעריך שפליטת הפחמן של מגזר התעופה תרד ב-4 × 10⁹ טון (4 Gt). זה יהיה שווה ערך לפליטות של ארבע שנים מכל המטוסים הקונבנציונליים הקיימים, עם פוטנציאל של 14 Gt שייחסכו עד 2060. זה לא חלום צינור: חברות רבות תרמו לדוח של ATI, כולל איירבוס, איזיג'ט, איטון, GE Aviation, GKN Aerospace, Reaction Engines ורולס רויס.

במקום אחר, Reaction Engines, IP Group ומועצת מתקני המדע והטכנולוגיה של בריטניה השיקו תוכנית חדשה ומסקרנת מיזם משותף בכנס COP26 בגלזגו. הם רוצים לראות אם ניתן להשתמש בחום הפליטה ממטוס לייצור מימן מדלק אמוניה, וליצור תערובת המחקה דלק סילוני וניתן להשתמש בה במנועי מטוסים קיימים. בינתיים, תעופה H2 באוסטרליה משתמשת בעירת אמוניה נוזלית במנועי סילון שעברו שינוי ושואפת להמיר דאסו פלקון 50 מטוס בשמיים עד אמצע 2023.

חיבור מחדש של מטוסים קיימים עם מערכות הנעה חשמליות מימן הוא הגיוני כלכלי וסביבתי.

מעבר לסוג זה של "אמוניה ירוקה", אולי האפשרות הנקייה מכולן היא חלוצה של סטארט-אפ בבריטניה/ארה"ב ZeroAvia, שהרכיבה מחדש מטוס נוסעים מסוג דורנייר 228 טורבו-פרופ קיים עם תאי דלק מימן ומנועים חשמליים. בהשוואה למנועי סילון, הגישה שלה יכולה להוזיל את עלויות התפעול ב-60% ואת עלויות התחזוקה ב-75% - וכמובן, עם אפס פליטות. ZeroAvia כבר ביצעה טיסת שישה מושבים אפס פליטה ראשונה, חתמה על שותפויות עם בריטיש איירווייס ויונייטד איירליינס, וגייסה למעלה מ-130 מיליון דולר במימון.

חיבור מחדש של מטוסים קיימים עם מערכות הנעה חשמליות מימן הוא הגיוני כלכלי וסביבתי בהתחשב בעובדה שהיו 23,000 מטוסים מסחריים בשירות ברחבי העולם בשנת 2017. אבל אני גם מסוקרן מתכנון מטוס חדש שעלול להיות מהפכני שפותח על ידי הסטארט-אפ האמריקאי Otto Aviation . הזרימה הלומינרית האולטרה-אווירודינמית שלה Otto Celera 500L יכולה - כך טוענת החברה - לקחת שישה נוסעים יותר מ-8300 ק"מ במהירויות של 740 קמ"ש באמצעות מדחף בודד, וטס פי 8-9 יותר לליטר דלק מאשר קופסת סילון דומה. .

אם התפתחויות כמו אלה יצליחו, אולי "טיסה ירוקה" תתאפשר יום אחד.