پرواز هیدروژن با پیشرفت های جدید آماده به نظر می رسد

امکان پرواز با نیروی هیدروژن به معنای فرصت های بیشتری برای سفرهای بدون فسیل است و پیشرفت های تکنولوژیکی برای تحقق این امر به سرعت در حال حرکت است. مطالعات جدید دانشگاه فناوری چالمرز در سوئد نشان می‌دهد که تقریباً تمام سفرهای هوایی در شعاع 750 مایلی (1200 کیلومتر) تا سال 2045 می‌تواند با هواپیماهای هیدروژنی انجام شود و با یک مبدل حرارتی جدید که در حال حاضر در حال توسعه است، این محدوده می‌تواند انجام شود. می تواند حتی بیشتر باشد.

توماس گرونستد، پروفسور دانشگاه فناوری چالمرز می‌گوید: «اگر همه چیز سر جای خود قرار گیرد، تجاری‌سازی پرواز هیدروژن اکنون می‌تواند بسیار سریع انجام شود. در اوایل سال 2028، اولین پروازهای تجاری هیدروژن در سوئد ممکن است در هوا باشد. و مدیر مرکز شایستگی TechForH2 در چالمرز.

برخی از این پیشرفت‌های فناوری را می‌توان در داخل تونل‌های باد چالمرز مشاهده کرد، جایی که محققان شرایط جریان هوا را در تاسیسات پیشرفته آزمایش می‌کنند. در اینجا، موتورهای کارآمدتری در حال توسعه هستند که راه را برای پرواز ایمن و کارآمد هیدروژن برای وسایل نقلیه سنگین هموار می‌کنند.

آینده هوانوردی هیدروژنی کوتاه برد برای شمال اروپا

برای هوانوردی با انرژی هیدروژنی، پروازهای کوتاه و میان برد نزدیکترین پروازها هستند. یک مطالعه که اخیراً در مجله بین المللی هیدروژن منتشر شده است انرژی از چالمرز نشان می‌دهد که پروازهای هیدروژنی این پتانسیل را دارند که نیازهای ۹۷ درصد از تمام مسیرهای پروازی درون نوردیک و ۵۸ درصد از حجم مسافران شمال اروپا را تا سال ۲۰۴۵ برآورده کنند.

برای این مطالعه، محققان حداکثر فاصله پروازی 750 مایلی و استفاده از یک مدل هواپیمای موجود را که برای نیروی هیدروژنی سازگار شده است، در نظر گرفتند. این مطالعه که توسط دانشجوی دکتری کریستین سونسون در گروه تحقیقاتی توماس گرونستد هدایت شد، همچنین یک مخزن سوخت جدید را به نمایش گذاشت که می‌توانست سوخت کافی را در خود نگه دارد، به اندازه کافی عایق شده بود تا هیدروژن مایع فوق‌العاده سرد را در خود نگه دارد و در عین حال سبک‌تر از مخزن سوخت فسیلی امروزی بود. سیستم های مخزن سوخت.

مبدلهای حرارتی جدید برای مصرف سوخت بهتر

مبدل‌های حرارتی بخش مهمی از هوانوردی هیدروژنی هستند و بخش مهمی از پیشرفت‌های فناوری هستند. برای سبک نگه داشتن سیستم سوخت، هیدروژن باید به شکل مایع باشد. این بدان معنی است که هیدروژن در هواپیما فوق خنک نگه داشته می شود، معمولاً در حدود -250 درجه سانتی گراد.

با بازیابی گرما از اگزوزهای داغ موتورهای جت، و با خنک کردن موتورها در مکان‌های استراتژیک، کارآمدتر می‌شوند. برای انتقال گرما بین هیدروژن فوق خنک و موتور، به انواع جدیدی از مبدل های حرارتی نیاز است.

برای رویارویی با این چالش، محققان در Chalmers چندین سال برای توسعه نوع کاملاً جدیدی از مبدل حرارتی کار کرده‌اند. این فناوری که اکنون توسط شریک GKN Aerospace در حال ثبت اختراع است، از دمای پایین ذخیره‌سازی هیدروژن برای خنک کردن قطعات موتور استفاده می‌کند و سپس از گرمای هدر رفته از گازهای خروجی برای گرم کردن چند صد درجه سوخت قبل از تزریق به محفظه احتراق.

“هر درجه افزایش دما باعث کاهش مصرف سوخت و افزایش برد می شود. ما توانستیم نشان دهیم که هواپیماهای کوتاه و متوسط ​​مجهز به مبدل حرارتی جدید می توانند مصرف سوخت خود را تقریباً 8٪ کاهش دهند. با توجه به اینکه یک موتور هواپیما یک فناوری بالغ و جاافتاده است، نتیجه بسیار خوبی است کارلوس شیستو، دانشیار بخش مکانیک سیالات در چالمرز، و یکی از نویسندگان مطالعه منتشر شده در مهندسی حرارتی کاربردی.

محققان همچنین خاطرنشان کردند که با بهینه سازی بیشتر، این نوع فناوری مبدل حرارتی در ایرباس A320 معمولی هواپیمای تجاری می‌تواند برد بهبودیافته‌ای تا 10% یا معادل مسیر گوتنبرگ-برلین (تقریباً 450 مایل) ارائه دهد.

سوئد علیرغم چالش ها متعهد سرمایه گذاری های بزرگ است

کار برای توسعه راه‌حل‌هایی برای هوانوردی هیدروژنی در آینده در یک جبهه گسترده با همکاری دولت‌ها، دانشگاه‌ها و شرکت‌های خصوصی انجام می‌شود. در سوئد، خوشه نوآوری، مرکز توسعه هیدروژن سوئد (SHDC)، بازیگران کلیدی از جمله رهبران صنعت و کارشناسان دانشگاه را گرد هم می‌آورد.

در یک سمینار اخیر SHDC، محققان چالمرز کار خود را ارائه کردند و چندین شرکت تجاری به سرمایه‌گذاری عمده در پروازهای هیدروژنی در سال‌های آینده گواهی دادند.

در حالی که فناوری به خوبی پیشرفت کرده است، چالش‌ها بیشتر در سرمایه‌گذاری‌های کلان مورد نیاز، و در توسعه زیرساخت‌ها، مدل‌های تجاری و مشارکت‌ها برای تولید، حمل و نقل و ذخیره هیدروژن است تا انتقال به پرواز هیدروژن ممکن شود. انتظار می رود که یک انتقال کلی به حدود 100 میلیون تن هیدروژن سبز سالانه نیاز داشته باشد.

“انتظارات صنعت وجود دارد که 30 تا 40 درصد هوانوردی جهانی تا سال 2050 از هیدروژن نیرو می گیرد. این احتمال وجود دارد که در چند سال آینده، ما به ترکیبی از هواپیماهایی که با برق کار می کنند، کمتر نیاز داشته باشیم. توماس گرونستد می گوید: سوخت جت الکترونیکی و هیدروژن برای محیط زیست مضر است.

در TechForH2، شرایط خوبی برای مقابله با چالش هیدروژن وجود دارد، و با بودجه 162 میلیون کرون (معادل 15.5 میلیون دلار)، مرکز صلاحیت می تواند به توسعه تعدادی از حوزه های مختلف تحقیقاتی کمک کند که < یک href="https://techxplore.com/tags/hydrogen/" rel="tag" class="textTag">هیدروژن و حمل و نقل سنگین.