安静、绿色:为什么氢能飞机将成为航空业的未来?

飞机上的燃料出现了一种可能的解决方案,而且不会产生有害排放物—— 那就是使用氢气为新燃料。 其实,氢一直被视为是一种可行的燃料,现在受到广泛关注,已成为航空交通工具的一种可能性,也在进行测试以证明其有效性。

使用氢的飞机只会排放水,初步测试显示,使用氢燃料的速度可以与传统飞机一样快,每次飞行可运载数百名乘客,飞行数千公里。 最近 氢动力航空潜力报告 他说,这类飞机可能最早在2035年进入市场。

实现这一目标仍然存在重大挑战。 但是,如果可以克服这些挑战,那么航空的未来可能会比今天更加绿色,并成为脱碳世界的一个功能组成部分。

螺旋桨

氢动力飞机在美学上将与传统平面相似,尽管所需的长度略长。 较小的飞机可能会使用螺旋桨,而氢燃料电池会提供电力推动螺旋桨转动。 更大的飞机可能会燃烧氢气来为喷气发动机提供动力。

6月22日发布的氢动力航空报告称,到2035年,氢可被可行地用于为长达3,000公里的飞行中的民用客机提供动力。 到2040年或以后,中距离飞行也将可能达到7,000公里,仅保留传统航空的远程飞行。

欧洲公私同盟燃料电池与氢能联合事业执行总监巴特·比伯克博士说:“到2035年,短程飞行飞机应该成为可能。”那个报告。 “这意味着在欧洲的土地上,您可以使用氢动力飞机将欧洲所有大城市连接起来。 到2050年,雄心勃勃的设想是,(欧洲航空)机队的40%将使用氢动力。

实现这些目标将取决于许多因素。 首先,储氢技术需要发展以在飞机上携带足够的液态氢以进行这些行程。 将需要设计将氢气输送到机场的新方法,以便飞机可以在跑道上加油。 并且需要对飞机内部进行重新设计,以弄清楚如何整合所有必要的系统和管路,以在氢气上运行商用飞机。

比伯克博士说:“有了整合,大飞机上还没有做任何事情。” “这将是一个巨大的挑战。 而且我们仍然需要准备很多标准,规范和法规。 例如,对航空用氢气罐进行测试有什么要求? 这项研究仍未完成很多。”

但是,在开发氢平面的基础技术方面已经取得了进展。 2008年,波音飞机飞向世界 第一架氢动力飞机 从西班牙马德里附近的一个飞机场起飞的单座飞机证明了该技术的可行性。 而在2016年, 四座氢飞机 由德国航空研究机构(DLR),乌尔姆大学和一家名为H2FLY的公司在德国建造的飞机从斯图加特机场起飞。

“如果不对航空进行脱碳,我们就无法应对气候变化。”
FCH JU执行董事Bart Biebuyck博士

四个组成部分

氢燃料飞机实质上具有四个主要组成部分:安全地存储液态氢的存储系统,将氢转换为电能的燃料电池,控制电池功率的设备以及用于旋转螺旋桨的电动机。 为了制造完整的商用飞机,必须充分开发这四个领域。

在西班牙,一个名为 天堂 的企业正在将这些组件集成到实验平面中。 该公司正在开发一种动力总成,以利用电力使螺旋桨高速旋转,以及与汽车中使用的类似的液态氢存储系统。

DLR航空航天员约瑟夫·卡洛(Josef Kallo)表示:“这将是第一个用于飞机的液态氢存储系统,该系统将与燃料电池和电动机连接,然后在飞行测试中飞行。”球队。 储氢装置(由法国液化空气公司制造)已建成,并将于今年完工。 明年将是整合时间。 然后到2022年年底,我们将开始飞行。”

该项目开发的动力总成将氢气转化为扭矩,从而使螺旋桨旋转。 它高效且安静运行,产生的噪声与汽车内燃发动机的噪声几乎相同,这意味着乘客应该有一个愉快,安静的飞行。

据Kallo博士说,对于一架45人座的飞机,氢动力螺旋桨飞机的时速将达到每小时600公里,而波音747的时速则为每小时850公里。 尽管目前的重点是螺旋桨,但仍在努力开发氢动力涡轮机,这种涡轮机在更高速度下效率更高。 Kallo博士补充说:“(并行)步骤将是使用涡轮式推进器,并使用噪音相对较低的高速电动机。”

绿色航空

当今世界上大多数的氢气都是通过重整天然气中的甲烷(一种化石燃料)而产生的,甲烷会产生二氧化碳。 但是,正在努力发展 绿色氢 通过使用来自可再生能源的电流将水转化为氧气和氢气,并减少其生产中的排放。 如果可能的话,加上飞机本身不产生任何排放物,航空将成为一种真正的绿色旅行形式。

Biebuyck博士说:“到2050年,我们需要(成为)碳中和社会,航空业需要做出贡献。” “当然,不仅仅是航空业必须适应。 我们都需要共同努力。 但是,如果不对航空进行脱碳,我们就无法应对气候变化。”

欧洲似乎将在其中发挥重要作用,它将引领包括氢能飞机在内的许多氢驱动技术的发展。 卡尔洛博士说:“欧洲遥遥领先。” ‘在美国和中国有一些项目。 但是他们没有显示我们取得的进步水平。”

很有可能,在未来几十年中,您从巴黎到马德里或从慕尼黑到罗马的航班可能是一架绿色,清洁的飞行器,它不会产生任何排放物,也不会对气候变化产生影响-令人兴奋的一瞥脱碳的未来。

卡尔洛博士说:“这确实是一个从碳氢化合物航空转向氢航空的机会。”

问题

为了使欧洲完全获得氢动力的环境效益,清洁或绿色氢的生产需要大幅度扩大。

清洁的氢气是使用可再生能源而不是矿物燃料通过电流从水中产生的。 如今,欧洲使用的氢气中只有一小部分是清洁的。

7月8日,欧盟发布了 氢策略 为欧洲如何扩大清洁氢的生产,分配和储存设定愿景。本文中的研究由欧盟资助。 如果您喜欢这篇文章,请考虑在社交媒体上分享。

“Quiet and green: Why hydrogen planes could be the future of aviation” – was originally published in Horizon, the EU Research and Innovation magazine

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