Мир готовится серийно использовать жидкий водород в авиации

Компания Universal Hydrogen, которая первой в мире провела летные испытания крупнейшего водородного авиалайнера, приступила к тестированию сменных топливных модулей на жидком водороде. Этот вид топлива, как ожидается, радикально расширит диапазон экологически чистых пассажирских самолетов уже к 2026 году.


Декарбонизация авиации является непростой задачей, и основная сложность заключается в необходимости «упаковать» максимум энергии в самой легкой форме. И с авиационным топливом в этом вопросе очень трудно конкурировать. Электрические версии также вряд ли могут решить проблему, особенно учитывая уровень развития аккумуляторных систем сохранения энергии. Зато в последнее время обороты уверенно набирает водородная тема.


На данном этапе чаще всего водород используется на борту в виде сжатого газа, а затем пропускается через топливный элемент для питания электрических винтов. Газообразный H2 может обеспечить практически в два раза большую дальность полета самолета в сравнении с аккумуляторной батареей. И это, естественно, открывает возможности для региональных полетов на короткие расстояния с нулевым уровнем выбросов.

Universal в этой сфере уже удалось достичь определенного успеха. В прошлом году компания управляла самым большим из когда-либо построенных самолетов на водородных топливных элементах. Однако использование газообразного водорода вносит некоторые коррективы – операторам авиакомпаний придется существенно сокращать посадочные места.

Например, обычно Dash-8 может вместить до 56 пассажиров, а в экологичной водородной модификации придется отказаться от 16 мест. Зато дальность полета такого лайнера составит 460 миль (740 км). И такое решение, по словам представителя Universal, может покрыть около 75% маршрутов, обычно обслуживаемых самолетами этого класса.


Но останавливаться на этом они, похоже, не собираются, и уверенно «шагают» в направлении криогенного жидкого водорода. Основной задачей на пути к 100% покрытию авиарейсов для региональных воздушных судов является возможность обеспечить хранение данного вида топлива при невероятно низких температурах, ниже 20 К (-253 C), чтобы сохранить его в жидкой фазе и предотвратить его выкипание.

Надо сказать, что авиационные силовые агрегаты на жидком водороде отстают от двигателей на газообразном водороде на несколько лет и только выходят из стадии исследований. Только в сентябре прошлого года H2Fly совершил первый в мире пилотируемый полет двухфюзеляжного самолета Pipistrel Taurus, работающего на жидком водороде.

Тогда, по результатам летных испытаний, в компании отчитались, что переход на жидкий H2 практически удвоил запас хода лайнера по сравнению с тем, что на что он был способен на сжатом газе, поэтому потенциал, как говорится, «на лицо».

Universal Hydrogen уже некоторое время работает над созданием модульной топливной системы на жидком водороде в масштабе, соответствующем ее силовой установке мегаваттного класса для авиалайнеров среднего размера, таких как Dash-8 и ATR-72. Внешне это выглядит точно так же, как обычный грузовой авиаконтейнер. Его можно заполнить на наземном объекте, а затем загружать и вынимать из авиалайнера для дозаправки, используя то же оборудование, которым обычно загружают груз.

Каждый топливный модуль с жидким водородом вместимостью около 200 кг (441 фунт), подразумевает наличие резервуара с двойными стенками и вакуумной изоляцией. Каждый из них также имеет встроенную систему теплообмена, которая принимает горячую охлаждающую жидкость от электродвигателей и использует ее для испарения жидкого H2. Таким образом топливо переходит в газообразную форму, которую можно пропускать через топливные элементы.

Кроме того, для обеспечения безопасности также предусмотрены устройства для вентиляции выпарного газа и системы обнаружения утечек.


Каждый из этих модулей, помещенных в переоборудованный ATR-72, обеспечивают до 575 миль (порядка 926 км) дальности полета. И на днях
Universal объявила, что впервые подключила модуль жидкого H2 к наземному испытательному стенду Iron Bird, который является функциональным эквивалентом двигательной установки Lightning McClean. Весь спектр летных испытаний был проведен успешно, постоянная мощность была обеспечена в течение одного часа и сорока минут.



Подготовить эту систему для коммерческих пассажирских рейсов в Universal планируют уже к 2026 году. Однако их могут и опередить. Другой ведущий стартап в этой сфере, ZeroAvia, также работает над тем, чтобы выйти на новый уровень. Они стремятся к увеличению дальности полета авиалайнеров на 40% по сравнению с тем, что может предложить жидкий H2.