هیدروژن جایگزین سوخت هواپیما‌ها

مدیران می‌گویند سرمایه گذاری در فناوری سوخت پایدار برای دستیابی به آلایندگی صفر تا سال ۲۰۵۰ حیاتی خواهد بود. هوانوردی تقریباً ۲.۴ درصد از انتشار جهانی CO۲ را تشکیل می‌دهد. فشار برای محدود کردن انتشار گاز‌های گلخانه‌ای از زمان بحران آلایندگی، افزایش یافته است. تاریخ هدف تعیین شده، برای این که ایرباس و بوئینگ، هواپیما‌های تجاری خود را برای پرواز با ۱۰۰ درصد «سوخت‌های هوانوردی پایدار» تأیید کنند، سال (۲۰۳۰) است. هیدروژن ممکن است چهار برابر حجم خود، سوخت جت را تامین کند، اما سه برابر سبک‌تر است و نه تنها کربن خالص را خنثی می‌کند، بلکه انتشار CO۲ را نیز صفر می‌کند. هیدروژن همچنین می‌تواند برای ایجاد سوخت‌های مصنوعی پایدار، با ترکیب با کربن جذب شده از هوا استفاده شود. هر چند هیدروژن مایع، چالش‌هایی دارد که هنوز باید به آن‌ها رسیدگی شود. شرکت هواپیمایی یونایتدِ آمریکا، در حال آزمایش سوخت‌های پایدار هوانوردی در ناوگان بوئینگ خود است.

اولین A۳۸۰ در گوشه‌ای از سایت گسترده در تولوز پارک شده است که میزبان ایرباس، قهرمان هوافضای اروپا است. این هواپیما که در ابتدا به عنوان یک جت آزمایشی برای بزرگترین هواپیمای مسافربری جهان مورد استفاده قرار گرفت، قرار است دوباره به عنوان بخشی از تلاش‌ها برای مقابله با چالش کربن‌زایی هوانوردی، پرواز کند. این هواپیما برای جایگزینی آزمایشی یک موتور هیدروژنی آماده می‌شود. جت تبدیل شده با چهار موتور معمولی خود پرواز خواهد کرد، اما موتور پنجمی خواهد داشت که با هیدروژن سازگار است. ایرباس قصد دارد تا پایان سال ۲۰۲۶ به عنوان بخشی از یک تعهد بلندپروازانه برای به خدمت گرفتن یک هواپیمای بدون آلایندگی تا سال ۲۰۳۵، آزمایش‌های پروازی را با یک هواپیمای تجاری بسیار کوچکتر آغاز کند. ایرباس قبلاً A۳۸۰ خود را با استفاده از یک موتور با سوخت ۱۰۰ ٪ پایدار آزمایش کرده است؛ البته ایرباس تنها آزمایش کننده نیست. رقیب آمریکایی آن یعنی بوئینگ، همراه با تولیدکنندگان موتور و خطوط هوایی، همگی در حال بررسی طیف وسیعی از فناوری‌ها، از «سوخت‌های هوانوردی پایدار» (SAF) گرفته تا باتری‌های الکتریکی و هیدروژن، برای کاهش آلودگی و رسیدن به اهداف انتشار صفر تا سال ۲۰۵۰ هستند. بوئینگ، (به جهت اینکه جایگزینی کامل هیدروژن، منجر به زمین‌گیری بسیاری از هواپیما‌های جهان نشود) دیدگاه محتاطانه تری نسبت به استفاده از سوخت هیدروژن، حداقل در کوتاه مدت اتخاذ کرده است.

کارشناسان می‌گویند سرمایه‌گذاری در فن‌آوری‌های هواپیما که امکان استفاده از «سوخت‌های هوانوردی پایدار» (SAF) و سوخت هیدروژنی را فراهم می‌کند، برای دستیابی به هدف ۲۰۵۰ حیاتی است، هر چند بسیاری هشدار می‌دهند که دستیابی به صفر خالص در هوانوردی تضمین نشده است.

ایرباس و بوئینگ، هر دو، چالش‌های خاص خود را دارند. موتور‌های هواپیما قبلاً گواهینامه پرواز با ۵۰ درصد SAF (سوخت‌های هوانوردی پایدار) را دارند و هر دو شرکت ایرباس و بوئینگ گفته اند که هواپیما‌های تجاری آن‌ها تا سال ۲۰۳۰ می‌توانند با جایگزینی ۱۰۰ درصد SAF (سوخت‌های هوانوردی پایدار) پرواز کنند. چالش SAF در دسترس بودن آن است. شرکت‌های انرژی میزان بسیار کمی از SAF را تولید می‌کنند و همچنین با این واقعیت که هنوز هم کربن می‌سوزانند. با این حال، می‌توانند انتشار کربن را تا ۸۰ درصد در طول چرخه عمر سوخت در مقایسه با سوخت جت سنتی کاهش دهند. هزینه همچنان یک مانع دیگر است. تخمین زده می‌شود که «سوخت‌های هوانوردی پایدار» (SAF ها) تولید شده از منابع بیولوژیکی بین دو تا شش برابر گرانتر از سوخت جت سنتی باشند، اگرچه انتظار می‌رود مشوق‌ها به کاهش این میزان در طول زمان نقش خواهد داشت. از سوی دیگر، هیدروژن توسط برخی به عنوان تنها فناوری که قادر به ارائه پرواز بدون انتشار واقعی دی اکسید کربن است، مورد استقبال قرار گرفته است. می‌دانیم که هیدروژن سبز که از طریق الکترولیز آب تولید می‌شود، هنگام سوختن به عنوان سوخت، CO۲ منتشر نمی‌کند. باید پذیرفت که هیدروژن سوخت واقعی بدون کربن است. CFM شرکت سرمایه گذاری مشترک بین سافران فرانسه و جنرال الکتریک آمریکا، دو تا از بزرگ‌ترین سازندگان موتور‌های هوا در جهان، با ایرباس برای توسعه موتور هیدروژنی همکاری می‌کند. بر این اساس کارشناسان قویاً معتقدند که یک هواپیما با سوخت هیدروژن می‌تواند پرواز کند. ” با این حال، با توجه به تعداد چالش‌های فنی درگیر، و همچنین سرمایه‌گذاری‌های مورد نیاز برای تغییر طراحی هواپیما و زیرساخت‌های فرودگاه، نظرات در مورد سرعت این صنعت که بتواند به پرواز با پیشرانه هیدروژنی دست یابد، متفاوت است. بر اساس برنامه‌های ایرباس، ۴۰۰ کیلوگرم هیدروژن مایع در چهار مخزن در دمای منفی ۲۵۳ درجه سانتیگراد در هواپیما ذخیره می‌شود. یک سیستم توزیع برودتی باید توسعه یابد. هیدروژن نیز باید قبل از سوختن به گاز تبدیل شود. گاز در دمای بسیار بالاتری نسبت به سوخت جت معمولی می‌سوزد، بنابراین باید مواد خنک کننده و پوشش مخصوصی نیز ایجاد شود. کارشناسان معتقدند اولین چالش بزرگ، ذخیره هیدروژن در داخل هواپیما خواهد بود. باید نشان داد که حمل و نقل ایمن هیدروژن در هواپیما امکان پذیر است. همچنین باید بتوان مواردی مانند نشت یا آتش سوزی را مدیریت کرد. مخالفان استفاده از هیدروژن می‌گویند که استفاده از آن، حداقل در ابتدا، محدود به کمک به هواپیما‌هایی است که مسافت‌های کوتاه تری را طی می‌کنند. به منظور ایجاد یک ضربه واقعا بزرگ در وجود ردپای کربن صنعت، شرکت‌ها باید با آلاینده‌ترین بخش هوانوردی مقابله کنند. طبق گزارش گروه اقدام حمل و نقل هوایی، تقریباً ۸۰ درصد از انتشار CO۲ هوانوردی از پرواز‌های بیش از ۱۵۰۰ کیلومتر ناشی می‌شود. گزارش اخیر ابتکار FlyZero تحت حمایت دولت بریتانیا به این نتیجه رسیده است که برای انجام تعهدات خالص صفر، ۵۰ درصد از ناوگان تجاری باید تا سال ۲۰۵۰ با نیروی هیدروژنی تامین شود و تا سال ۲۰۳۵، و تا سال ۲۰۳۷. جت‌های باریک بدنه هیدروژنی در خدمت بگیرد.