行业前瞻:翱翔蓝天,氢燃料电池飞机正在走向商业化运营
跟着燃料价格上涨和气候变化,航空业不得不重视化石燃料之后的日子,但面对着一个特别严峻的应战——客机需求简便且十分安全,而更远的间隔呢?很快乐,现在的航空业也在拥抱新动力和新技能,他们企图让整个飞翔进程愈加绿色和环保。当然,这也迎来许多应战,不过现在看起来,商业化运营现已离咱们不远了。
虽然专家们共同认为,氢是除小型本地航班之外的全部低排放解决计划的要害,但全部这些挑选仅对职业的某些部分来说是最佳挑选,而且在商业上可行之前,它们都面对着巨大的应战——它完成起来很杂乱。简而言之,化石燃料并非单一的航空解决计划。要了解氢燃料电池技能的适用范围,慎重的做法是对非化石燃料选项进行快速而广泛的测验。电池电动飞机现已投入运用。由于使飞机起飞所需的能量密度,这些仅被认为关于较小的本地飞机是可行的。
组成和生物燃料——称为可继续航空燃料 (SAF)——理论上能够为支线飞机供给动力,但在这儿,需求更多的开展才干让飞机在 100% SAF 上运转,并去除剩下的二氧化碳和有毒排放物。氢在这儿发挥了效果:虽然生物 SAF 是由剩下的油制成的,例如烹饪脂肪,但氢质料可用于组成 SAF,组成 SAF 已被混合到火油燃猜中,并被荷兰 KLM 运用。即便如此,这些燃料类型在满意当时需求所需方面通常被认为是不可行的。
现在,大型支线客机仅有的零排放解决计划是氢燃料电池电力推动体系。这些运用气态氢,但运用液态氢能够完成更高的能量密度,这需求低温罐在极低的温度下贮存氢气,有时在-253摄氏度。咱们稍后再评论这个问题。虽然 SAF 和氢燃料电池都适用于支线航班,但一些飞机仍需求更远的飞翔。到现在为止,洲际飞翔仅有可行的非化石燃料挑选是氢内燃机——这是美国宇航局多年来一向运用的将火箭送入太空的燃料。这并非彻底零排放,而且有其本身的应战。



氢是全部低排放航空解决计划的要害
在 ILA 就航空的未来进行了一系列小组评论之后,他们的新闻办公室在结束时做出了估测:“ILA 未来实验室氢问题小组的全部参与者都附和:氢具有发明航空气候所需的全部。但也有一致认为,相关应战是巨大的,需求全世界共同尽力。”
空中客车公司的安迪雷诺兹在阿姆斯特丹举办的路透社氢能会议上证明了这一说法。空客 ZEROe 部分负责人不只进入氢燃料电池飞机,30 年来一向致力于航空燃油功率的研讨。虽然 Reynolds 看到了 SAF 中航空脱碳的直接挑选,但他说:“咱们认为它 (SAF) 或许依然不行。” 尤其是在考虑满意当时需求所需的丰厚程度时。
易捷航空飞翔运营主管大卫摩根对此表明附和:“是的,SAF 的可用性是一个问题。” 现在,EasyJet 现已在航班中混合了一小部分 SAF,其他航空公司(如荷兰皇家航空公司)也是如此。
氢气能够经过多种办法出产,但只要经过可再生动力(即所谓的绿色氢气)电解制成,才干完成零排放。“能否取得廉价动力来出产或许用于出产 SAF 或直接运用的氢气将是要害。因而,咱们能够在世界上取得相对廉价的动力然后出产(氢)的当地。这将是它开端的要害,”雷诺兹解说道。
空客现已开端预备。本年 6 月,工业气体公司林德与空中客车公司签署了一份体谅备忘录,致力于在全球机场开发氢气基础设施。本年 4 月,燃料电池航空草创公司ZeroAvia 宣告与 ZEV Station 树立新的协作伙伴关系,以开发机场的绿色加氢基础设施。与其他职业相同,由于运送氢的本钱较高,氢基础设施最实惠和可行的挑选是在现场或尽或许近的当地出产。上一年 9 月,空中客车公司和新西兰航空公司宣告了一项联合计划,旨在研讨氢动力飞机怎么协助该航空公司完成到 2050 年完成净零排放的方针。

什么时候能够等待零排放支线飞机
大型区域零排放飞机估计要到 2030 时代中期才干投入商业运营。在这儿,空客和 ZeroAvia 有着清晰的方针。雷诺兹说:“空中客车公司现已开端十分十分仔细。咱们正在研讨的是一百人,一千海里大约在三十时代中期。抵达那里是一个巨大的应战,但咱们信任这是能够完成的。”
关于 ZeroAvia,抵达那里是一个不同的进程。ZeroAvia 不是飞机制作商,依然是一家大约四年半的前期公司。Zero Avia 首席财政官 Katy Akulincheva 说:“咱们是一家推动公司。咱们不是在制作新飞机。咱们正在构建一个新的动力体系,该体系开端以气态方式运用绿色氢作为输入,但跟着时刻的推移也运用液体,然后运用燃料电池将其转化回电能。咱们很早就挑选了该体系,由于它是完成真实零的最佳办法,而且还考虑了一些非二氧化碳影响。” 在这儿,她指的是 SAF 和氢气焚烧产生的有毒气体,工程师和科学家仍需尽力消除这些气体。
她解说说:“咱们认为咱们的人物是从小型飞机开端真实扩展特定的解决计划,技能现已在哪里,需求在哪里,在短期内布置它。咱们的第一款产品将于 2024 年推出,可为多达 20 个座位的飞机供给动力。” 除了这些方针,她说:“跟着时刻的推移,咱们认为技能能够扩展到更大尺度的飞机到区域空间,并有望逾越。”
就在上个月,ZeroAvia 开端与 Otto Aviation 协作,为长途 Otto 飞机开发燃料电池推动体系。ZeroAvia 的 ZA600 氢电动力体系将适用于 Otto Aviation 的 Celera 飞机。虽然空中客车公司是仅次于波音公司的世界上最大的飞机制作商之一,但关于专心于零排放的草创企业来说,却有许多敬佩和爱好。

改造现有飞机并转向液态氢
航空业现在有大约 26,000 架商用飞机在运营。该职业脱碳的艰巨使命不只依赖于全新飞机或在旧飞机上运用新燃料,而且还依赖于用新动力体系改造旧飞机。这是刚刚在荷兰开端的公私协作伙伴关系的方针,称为HAPPS,代表氢飞机动力总成和存储体系。这一首要协作伙伴关系正在树立一个氢体系,可用于改造现有的支线飞机。协作伙伴期望该体系能够让商用氢动力飞机在他们的协助下于 2028 年起飞,方针是飞机的容量为 40-80 个座位。该公司的方针是到 2024 年完成 10-20 座氢燃料商用飞机。
HAPPS 体系想象用电动机替代传统的焚烧涡轮螺旋桨发动机,电动机的动力来自坐落发动机和螺旋桨后边的发动机舱中的燃料电池体系。液氢罐将放置在飞机的尾部。但是,与空客、ZeroAvia 等相同,HAPPS 将面对低温液氢储罐的应战,以到达更高的能量密度。这一向是空中客车公司的首要重视点。
5 月,空中客车公司在英国开设了氢技能零排放开发中心 (ZEDC)。坐落布里斯托尔邻近菲尔顿的英国 ZEDC 的优先事项将是开发一种低本钱的低温罐。依据雷诺兹的说法,“空客公司十分清楚的一点是,咱们不是低温氢的专家,而且这很困难。” 但是,他弥补说:“作为一名工程师,从它开端真的很风趣。因而,招募人员参加该项目不是问题。让他们保持共同并交给愈加困难,而且要了解咱们有必要做的全部工作的规划。”
在德国,最近在这方面取得了打破:德国燃料电池飞机开发商H2FLY表明,已开端将液氢罐集成到 HY4 测验飞机中的最终预备工作。一项密布的地上测验计划计划于 2023 年头开端。

绿色航空有望提前完成
很快就清楚的是,无论是用于 SAF、燃料电池技能仍是焚烧计划,氢是航空业逾越化石燃料的未来——但它何时会扩展规划?雷诺兹在这儿指出,来自氢能职业的许多人都在议论下降绿色氢的本钱。“咱们在这儿一向在议论绿色氢,这在今日至关重要。” 他解说说:“你知道,这个等式的两头或许都会产生变化。火油的价格或许会上涨,期望咱们能够下降氢气的价格。空客在零排放技能上投入很多人力、资源和资金的原因是,在氢显然是首选燃料的那一天,咱们能够为航空公司供给挑选。”
那一天何时到来还不确认。当被问及假如石油价格——以及航空燃料的价格——上涨速度快于预期会产生什么时,雷诺兹回答说:“咱们在供给方面十分十分尽力地向供给商施压。速度够快吗?嗯,时刻会证明全部的。”
当然,咱们也等待那一天的到来,咱们的飞翔东西也完成绿色化,蓝天将愈加清洁。