Flyget är en viktig del av den globala ekonomin, men det är också en stor källa till skadliga växthusgaser. Den första vätejetmotorn någonsin kan vara ett steg mot att lösa det problemet.
Till skillnad från marktransporter innebär flygets stränga viktkrav att den inte lätt kan koldioxidutlösas med batterier. Trots enorma framsteg är energitätheten – ett mått på hur mycket kraft du kan packa in per pund – för dagens mest avancerade litiumjonceller fortfarande långt under den för konventionella flygbränsle.
Det är ett problem för flygplan, eftersom det betyder att tillsats av fler batterier för att öka räckvidden inte ger tillräckligt med extra juice för att ta bort den extra vikten av batterierna. Medan litiumjonteknologin fortsätter att förbättras, kommer den inte ens vid sin teoretiska maximala kapacitet att ge tillräckligt hög energitäthet för ens flygning på medellång distanss, och nya batterikemi är fortfarande långt borta.
Det är därför det finns ett växande intresse för Hydrering som ett potentiellt flygbränsle. Även om den fortfarande inte når energitätheten för fotogen, fyller den betydligt mer kraft än batterier och ger inga utsläpp vid förbränning.
Det är dock inte ett direkt byte mot flygbränsle, och att få flygplan att flyga på vätgas kommer att kräva betydande omkonstruktioner. Men jetmotortillverkaren Rolls-Royce och det kommersiella flygbolaget easyJet har tagit de första stegen med det första marktestet någonsin av en jetmotor som drivs av vätgas.
"Framgången med detta vätetest är en spännande milstolpe,” Grazia Vittadini, Rolls-Royces chefstekniker oofficer, sade i ett uttalande. "Vi tänjer på gränserna för att upptäcka vätgas noll koldioxidmöjligheter, vilket kan hjälpa till att omforma flygningens framtid."
Testet genomfördes med en ombyggd Rolls-Royce AE 2100-motor och väte som producerats med förnybar tidvattenenergi av European Marine Energy Centre på Orkneyöarna i Skottland.
Det är en viktig detalj, eftersom inte allt väte skapas lika. Så ringed grönt väte hänvisar till bränsle som genereras genom att dela vatten i väte och syre med förnybar el. Men den vanligaste formen idag är gray väte, som framställs av fossila bränslen och genererar betydande utsläpp av växthusgaser.
Företagen hyllade genombrottet som ett viktigt steg mot att minska koldioxidutsläppen inom flygsektorn. Men det är en lång väg att gå innan vätgas sannolikt kommer att driva ett betydande antal flygplan. Till att börja med är det ett helt annat förslag att tända en motor på en markbaserad testriggHan använda den för att flyga ett plan.
Medan energiny densiteten av väte är förvisso bättre än batterier, skulle ett flygplan behöva nästan fyra gånger så mycket flytande väte jämfört med flygbränsle för att flyga samma sträcka, enligt BBC.
Dessutom måste flytande väte kylas till -253C och hållas under tryck. Detta skulle innebära mycket större och mer komplicerade bränsletankar och system för att leverera vätgas till motorerna, vilket sannolikt skulle kräva att flygplan helt omformas. Trots dessa utmaningar är easyJet dock övertygat om att väte är det mest realistiska alternativet för att minska koldioxidutsläppen i flyget.
"Vi började för några år sedan att titta på vad som kan driva framtidens flygplan," sa David Morgan, easyJets operativa chef, till BBC. "Vi tittade på batteriteknik, och det var helt klart att batteritekniken förmodligen inte skulle göra det för de stora kommersiella flygplan som vi flyger. Vi har kommit fram till att väte är ett mycket spännande förslag för oss.
De är inte de enda. Airbus har utvecklat flera flygplanskoncept som använder väte som en fuel, och förra veckan det tillkännagered planerar att testa en flygplansmotor som drivs av en vätebränslecell. Istället för att bränna väte använder bränsleceller kemiska reaktioner för att omvandla väte till elektricitet som sedan kan driva en elmotor. Företaget siktar på att genomföra de första testflygningarna på ett A380-flygplan till 2026.
Även om dessa prototyper tar sig ut ur labbet är det dock en öppen fråga om det kommer att finnas tillräckligt med bränsle för att stödja flyget när som helst inom en snar framtid, med tanke på den lilla mängd grönt väte som för närvarande produceras. Vätgas kan dock spela en viktig roll i en grönare framtid för luftfarten, och alla framsteg bör välkomnas.
Image Credit: Rolls-Royce
