Небо начинает очищаться от водорода

Взлетевший в холодное голубое январское небо 19-местный винтовой самолет Dornier 228 на первый взгляд выглядел заурядно. Однако его левый пропеллер вращал электродвигатель мощностью 2 мегаватта, питаемый двумя водородными топливными элементами (правая сторона работала на стандартном керосиновом двигателе), что делало его самым большим самолетом, летающим на водороде на сегодняшний день. Вэл Мифтахов, основатель и генеральный директор ZeroAvia, калифорнийского стартапа, стоящего за 10-минутным испытательным полетом в Глостершире, Англия, назвал это «историческим днем ​​для устойчивой авиации».

Компания Universal Hydrogen со штаб-квартирой в Лос-Анджелесе планирует к концу февраля испытать 50-местный самолет с водородным двигателем. Обе компании обещают коммерческие полеты модернизированных турбовинтовых самолетов к 2025 году. Французский авиационный гигант Airbus идет еще дальше, запланировав на 2026 год демонстрационный полет своего культового пассажирского самолета А380, который будет летать с использованием водородных топливных элементов и сжигания водорода непосредственно в двигателе. А компания Rolls Royce добилась успехов в разработке авиационных двигателей, сжигающих чистый водород.

Авиационная промышленность, на долю которой приходится около 2,5 процентов мировых выбросов углекислого газа, взяла на себя обязательство достичь нулевых выбросов к 2050 году. Для достижения этой цели потребуется несколько путей, включая экологически чистые виды топлива, гибридно-электрические двигатели и самолеты с аккумуляторными электрическими батареями.

Водород — еще один потенциальный путь. Независимо от того, используется ли он для производства электроэнергии в топливных элементах или сжигается в двигателе, он соединяется с кислородом, выделяя водяной пар. Если зеленый водород будет использоваться в грузовиках и кораблях, он может стать дешевым топливом без экологических проблем, связанных с батареями.

Полеты на водороде сопряжены с проблемами хранения и сертификации самолетов, но авиационные компании сейчас закладывают основу для полетов на водороде к 2035 году. «Водород направляется в небо, и мы собираемся доставить его туда», — говорит Аманда Симпсон, вице-президент президент по исследованиям и технологиям Airbus Americas.

Водород, самый распространенный элемент, также является самым легким (ключевым для промышленности, борющейся с гравитацией), поскольку по весу он содержит в три раза больше энергии, чем авиакеросин. Проблема с водородом заключается в его объеме. Для транспортировки его необходимо хранить в тяжелых цистернах либо в виде сжатого газа под высоким давлением, либо в виде криогенной жидкости.

ZeroAvia использует сжатый водород, поскольку он уже одобрен для автомобильного транспорта. Его испытательный самолет имел два водородных топливных элемента и баки, расположенные внутри кабины, но сейчас команда творчески думает о компактной системе с минимальными изменениями в конструкции самолета, чтобы ускорить сертификацию в США и Европе. Дополнительный вес топливных элементов может уменьшить дальность полета, но «это не проблема, поскольку самолеты рассчитаны на полеты на гораздо большее расстояние, чем они используются», - говорит вице-президент по стратегии Джеймс Макмикинг.

Компания пользуется поддержкой инвесторов, среди которых Билл Гейтс и Джефф Безос; партнерство с British Airways и United Airlines; и 1500 предварительных заказов на водородно-электрическую силовую установку, половина из которых предназначена для небольших 9-19-местных автомобилей с запасом хода 400 километров.

К 2027 году ZeroAvia планирует переоборудовать более крупные 70-местные турбовинтовые самолеты с удвоенной дальностью полета, широко используемые в Европе. Для них компания разрабатывает электродвигатели мощностью 5 МВт и планирует перейти на более энергоемкий жидкий водород для экономии места и веса. По словам Макмикинга, это топливо является новым для авиационной промышленности и может потребовать более длительного процесса одобрения регулирующими органами.

Следующим будет силовая установка мощностью 10 МВт для самолетов на 100–150 мест, «рабочих лошадок отрасли», говорит он. Эти самолеты – вспомните Боинг 737 – ответственны за 60 процентов авиационных выбросов. Чтобы изменить ситуацию с водородом, потребуются гораздо более эффективные топливные элементы. По словам Макмикинга, ZeroAvia работает над запатентованными высокотемпературными топливными элементами, способными повторно использовать большое количество образующегося отходящего тепла. «У нас есть проекты и технологическая дорожная карта, которая выведет нас на территорию реактивных двигателей в поисках энергии», — говорит он.

Универсальный водород

Universal Hydrogen, стратегическими инвесторами которой являются Airbus, GE Aviation и American Airlines, делает ставку на жидкий водород. По словам основателя и генерального директора Пола Еременко, стартап, «по своей сути занимающийся поставкой и логистикой водорода», хочет обеспечить бесперебойную сеть поставок для водородной авиации, когда она набирает скорость. Компания добывает экологически чистый водород, превращает его в жидкость и помещает в относительно нетехнологичные изолированные алюминиевые резервуары, которые доставляет автомобильным, железнодорожным или морским транспортом. «Мы хотим, чтобы они были сертифицированы Федеральным управлением гражданской авиации к 2025 году, а это значит, что они не могут быть научным проектом», — говорит он.