A sugárhajtómű zúgása a kapcsolat, a globális üzlet, a haladás hangja. De ez a hang évtizedek óta árat jelent a környezetünk számára. A légi közlekedés válaszút előtt áll, és óriási nyomás nehezedik a szén-dioxid-mentesítésre. Mint egy ipari gázokat gyártó gyár tulajdonosa, én, Allen, az első sorban állok a jövőt meghatározó technológiai váltásokhoz. Az egyik legizgalmasabb a hidrogénüzemű repülés felé való elmozdulás. Ez a cikk olyan üzleti vezetőknek szól, mint Mark Shen, akik élesek, határozottak, és mindig a következő nagy lehetőséget keresik. Ez egy mély merülés a világban folyékony hidrogén mint egy repülés üzemanyag, amely a komplex tudományt gyakorlati üzleti meglátásokra bontja. Megvizsgáljuk a technológiát, a kihívásokat, és azt, hogy ez az átállás miért jelent hatalmas lehetőséget az ipari gázellátási lánc szereplői számára.

Miért keres a repülési ipar alternatív üzemanyagot a kerozin helyett?

Több mint fél évszázadon át a repülési ipar szinte kizárólag a repülőgépre támaszkodott üzemanyag kerozinból származik. Energiasűrű, viszonylag stabil, és hatalmas globális infrastruktúrát építettünk ki köré. A környezeti hatás azonban tagadhatatlan. A légi közlekedés jelenleg a globális CO₂-kibocsátás 2,5%-áért felelős, de az éghajlatváltozáshoz való hozzájárulása még nagyobb az egyéb hatások, például a nitrogén-oxidok (NOx) és a kondenzvíz miatt. A fenntarthatóság iránti globális nyomás növekedésével a légitársaságok és repülőgép a gyártók tudják, hogy a status quo már nem megoldás.

A szabályozó szervek és a fogyasztók egyaránt tisztább repülési módot követelnek. Ez elindított egy versenyt az életképes megtalálásért alternatív üzemanyag. Míg az olyan lehetőségek, mint a fenntartható repülés üzemanyag (SAF) rövid távú megoldást kínálnak a meglévő szén újrahasznosításával, nem szüntetik meg a kibocsátást a forrásnál. A végső cél a zéró emissziós repülés, és itt jön be a hidrogén. Átállás egy új energiaforrásra repülőgép nem csupán környezeti szükséglet; ez egy technológiai forradalom, amely átformálja az egészet űrrepülés ágazat. Az ellátási láncban részt vevő vállalkozások számára ennek az elmozdulásnak a megértése az első lépés a tőkésítés felé.

Ez a tiszta repülésre való törekvés feszegeti a határait repüléstechnika. A kihívás az, hogy megtaláljuk a üzemanyag ami képes egy nagy reklámra repülőgép hatalmas távolságokon át anélkül, hogy üvegházhatású gázokat termelnének. Elektromos akkumulátorok, miközben nagyszerűek az autókhoz, és potenciálisan nagyon kicsik rövid hatótávolságú repülőgépek, egyszerűen nincs meg a szükséges energiasűrűség a nagy hatótávolságú repülőgépek. Ez az alapvető probléma, hogy hidrogén energia készen áll a megoldásra. Az ipar aktívan vizsgálja a különböző repülőgép-koncepciók hidrogénnel működik, egyértelmű irányt jelezve a repülés jövője számára.

Mitől lesz a folyékony hidrogén ígéretes üzemanyag a repülőgépek számára?

Szóval minek ez az izgalom a hidrogén miatt? A válasz hihetetlen energiatartalmában rejlik. tömeg szerint, hidrogén üzemanyag közel háromszor akkora energiával rendelkezik, mint a hagyományos sugárhajtású üzemanyag. Ez azt jelenti, hogy egy repülőgép elméletileg lényegesen kevesebbel megteheti ugyanazt a távolságot üzemanyag súly. Amikor hidrogént használnak üzemanyagcellák, az egyetlen melléktermék a víz, így a felhasználás helyén valóban nulla kibocsátású megoldás. Ez a játék megváltoztatja a repülés világ.

A hidrogén sűrített gázként vagy kriogén folyadékként való tárolása között kritikus a választás űrrepülés mérnökök. Míg gáznemű hidrogén egyszerűbb kezelni normál hőmérsékleten, nem túl sűrű. Eleget tárolni gáznemű hidrogén egy értelmes repüléshez hatalmas, nehéz harckocsikra lenne szükség, ami nem praktikus egy repülőgép. Folyékony hidrogén (LH₂) viszont sokkal sűrűbb. A hidrogéngázt hihetetlenül hideg -253°C-ra (-423°F) lehűtve folyékony lesz, így sokkal nagyobb mennyiségű energia tárolható egy adott térfogatban. Ez a sűrűség az, ami folyékony hidrogén üzemanyag a vezető jelölt a jövő médiumának és nagyobb hatótávolságú repülőgépek.

Az én beszállítói szemszögemből a potenciál folyékony hidrogén hatalmas. Mi már szakértők vagyunk a nagy tisztaságú gázok előállításában és kezelésében. A kihívások hidrogén cseppfolyósítása és a tárolás jelentősek, de mérnöki problémákról van szó, amelyeket briliáns elmék oldanak meg olyan helyeken, mint a Német Repülési Központ. A a hidrogén előnyei– magas energiatartalma és tisztán égő jellege – messze felülmúlja a nehézségeket. Ez az erős üzemanyag ez a kulcs a fenntartható, hosszú távú légi utazáshoz.

Hogyan látja el a folyékony hidrogén üzemanyagrendszer a repülőgépet?

Elképzelve a folyékony hidrogén üzemanyagrendszer egy repülőgép tudományos-fantasztikusnak tűnhet, de az alapfogalmak meglehetősen egyértelműek. A rendszer négy fő részből áll: a tárolóból tartály, a üzemanyag elosztó hálózat, egy elpárologtató egység és a meghajtó rendszer. Minden a jól szigetelt, kriogénnel kezdődik üzemanyag tartály ahol a folyékony hidrogén -253 °C-on tároljuk. Tárolás a üzemanyag ezen a hőmérsékleten egy repülőgép Ez egy jelentős mérnöki teljesítmény, amely fejlett anyagokat és vákuumszigetelést igényel, hogy megakadályozza a folyadék kiforrását.

A folyékony hidrogén tárolására tartály, a kriogén üzemanyag szigetelt csövek hálózatán keresztül szivattyúzzák. Használat előtt a folyékony hidrogén vissza kell alakítani gázzá. Ez egy hőcserélőben történik, amely óvatosan felmelegíti a üzemanyag. Ez hidrogén gáz ezután betáplálják a meghajtó rendszerbe. Az egész hidrogén üzemanyagrendszer aprólékosan meg kell tervezni, hogy könnyű legyen, hihetetlenül biztonságos és megbízható legyen a nehéz repülési körülmények között, a felszállástól a leszállásig.

Itt válik kritikussá az ipari gázokkal kapcsolatos szakértelem. Ezek tervezése és gyártása rendszerek repülőgépekhez megköveteli a kriogenika és a gázkezelés mély megértését. Ugyanazok az elvek, amelyeket az ömlesztett gázok földön történő biztonságos tárolására és szállítására használunk, alkalmazkodnak az egyedi környezethez. repülőgép. Ebben a fejlesztésben az ipari gázokat szállító cégek – akárcsak a miénk – nélkülözhetetlen partnerei, biztosítva a megbízható, nagy tisztaságú gázellátást. Hidrogén rendelkezésre áll ezeknek a hihetetlen újdonságoknak a kutatására, fejlesztésére és esetleges működésére repülőgép.

Mi a különbség a hidrogénégetés és a hidrogén üzemanyagcellás meghajtás között?

Amikor az emberek arról beszélnek hidrogénüzemű repülőgépek, általában a két fő technológia egyikére utalnak: a közvetlen hidrogén égés vagy hidrogén üzemanyagcellák. Mindkét használjon hidrogént mint az elsődleges üzemanyag, de nagyon különböző módon alakítják át annak energiáját tolóerővé. Fontos, hogy ebben az iparágban bárki megértse a különbséget.

Hidrogén égés inkább egy evolúciós lépés. Ez magában foglalja a jelenlegi sugárhajtóművek égéshez való igazítását hidrogén üzemanyag kerozin helyett. Elsődleges előnye, hogy kihasználja a meglévő motortechnológiát, ami potenciálisan felgyorsítja a fejlesztést. A hidrogén elégetése azonban megszünteti a CO₂-kibocsátást, de magas hőmérsékleten is képes nitrogén-oxidokat (NOx) termelni, amelyek szintén káros szennyező anyagok. A Német Aerospace A Center (DLR) aktívan kutatja az NOx-képződés minimalizálásának módjait ezekben a motorokban. Ezt a megközelítést mindkét esetben mérlegeljük rövid hatótávolságú repülőgépek és nagyobb repülőgépek.

Hidrogén üzemanyagcella a technológia viszont forradalmi lépés. Az a üzemanyagcellás rendszerA levegőből származó hidrogént és oxigént elektrokémiai reakcióban egyesítik elektromos áram előállítására, amelynek egyetlen mellékterméke a víz és a hő. Ez az elektromosság hajtja meg az elektromos motorokat, amelyek légcsavarokat vagy ventilátorokat forgatnak. Ez üzemanyagcellás meghajtó rendszer teljesen CO₂ és NOx mentes. A technológia halkabb és potenciálisan hatékonyabb, mint az égés. Sok szakértő ezt hiszi üzemanyagcellákkal hajtott repülőgépek az igazán tisztaság végső célja repülés.

Íme egy egyszerű bontás:

Mindkét utat az olyan óriások kutatják, mint az Airbus, akik hidrogént akarnak hozni repülőgépek 2035-ig. A fejlett üzemanyagcellás technológiák kulcsfontosságú terület az egész számára repülőipar.

Melyek a fő akadályok a hidrogén repülési üzemanyagként való felhasználásában?

Az út oda hidrogénüzemű repülés izgalmas, de nem mentes a kihívásoktól. A gáziparban szerzett tapasztalataimból tudom, hogy különösen a hidrogén kezelését folyékony hidrogén, pontosságot és a biztonság mély tiszteletét követeli meg. A űrrepülés ágazatban ezek a kihívások felerősödnek. Az első és legfontosabb akadály a tárolás. Hidrogén szükséges sok hely, még sűrű folyadékként is. A folyékony hidrogén tartály egy repülőgép körülbelül négyszer nagyobbnak kell lennie, mint egy kerozinnak üzemanyag tartály ugyanannyi energiát tartanak fenn.

Ez a méretkövetelmény dominóeffektust hoz létre repülőgép tervezés. Ezeket a nagy, hengeres vagy konform tartályokat nehéz beilleszteni a modern „cső és szárny” hagyományos formájába. repülőgép. Továbbá a kriogén hőmérséklet folyékony hidrogén Dewar néven ismert "tartály a tartályban" kialakítást követeli meg, vákuumréteggel a szigeteléshez. Ezek hidrogéntartály A rendszerek összetettek és súlyt adnak, aminek mindig az ellensége repülőgép hatékonyság. Ezeknek a kriogéneknek a hosszú távú megbízhatóságának és biztonságának biztosítása üzemanyag rendszereket a több millió repülési ciklus során a kutatók számára kiemelt prioritás.

Túl a repülőgép önmagában a globális felépítés kihívása hidrogén infrastruktúra. A repülőtereket teljesen újra kell tervezni, hogy biztonságosan tárolhassák és szállíthassák át hatalmas mennyiségeket folyékony hidrogén. Ez magában foglalja az új tankolási technológiák, szivárgásérzékelő rendszerek és biztonsági protokollok kifejlesztését. Nekünk is növelnünk kell hidrogén termelés drámai módon, biztosítva a megújuló energia felhasználásával előállított "zöld" hidrogént. Az ügyfelekkel folytatott beszélgetésekből tudom, hogy a logisztika komoly gondot jelent. Egy olyan üzlettulajdonos számára, mint Mark, a megbízhatóság a hidrogén eloszlás A gyártóüzemtől a repülőtérig tartó hálózat ugyanolyan fontos lesz, mint maga a gáz minősége.

Hogyan fejlődik a repülőgép-tervezés a hidrogénüzemanyag-rendszerekhez?

Az egyedülálló tulajdonságai folyékony hidrogén üzemanyag azt jelenti, hogy a repülőgép a holnap egészen másképp nézhet ki, mint a mai. A terjedelmes kriogén üzemanyagtartályok integrálása jelenti az új vezetés központi kihívását repülőgép tervezés fogalmak. A mérnökök nem helyettesíthetik egyszerűen hidrogénnel a kerozint a szárnyakban; a fizika nem engedi. A szárnyak nem elég vastagok a nagy, szigetelt hengeres tartályok befogadásához.

Ez számos újításhoz vezetett repülőgép-koncepciók. Az egyik népszerű ötlet két nagy elhelyezése hidrogén tankok a hátsó törzsben repülőgép, az utaskabin mögött. Ez megőrzi a viszonylag hagyományos aerodinamikai formát, de csökkenti az utasok vagy a rakomány számára fenntartott helyet. Egy másik futurisztikus koncepció a "Blended Wing Body" (BWB), ahol a törzs és a szárnyak egyetlen, széles szerkezetbe vannak integrálva. Ez a forma sokkal nagyobb belső térfogatot kínál, így ideális nagy házhoz folyékony hidrogén tartály rendszerek az utastér veszélyeztetése nélkül. Ez a kialakítás jelentős aerodinamikai előnyöket is kínálhat.

A meghajtási rendszer is befolyásolja a repülőgéptervezése. An repülőgép hajtású által hidrogén égés Lehetnek a maihoz hasonló motorok, de nagyobbak és égetésre optimalizálva lesznek hidrogén üzemanyag. Egy üzemanyagcellákkal hajtott repülőgépek, a design lehetne radikálisabb. Több kisebb elektromos ventilátort is el lehetne osztani a szárnyak mentén a nagyobb hatékonyság érdekében, ezt a koncepciót elosztott meghajtásnak nevezik. Izgalmas időszak ez repüléstechnika, ahol szükség van egy új üzemanyag a kreatív és hatékony korszak új korszakát nyitja meg repülőgép tervezés. Mindegyik új repülőgép technológia közelebb visz a fenntarthatóság céljához repülés.

Mely repülési úttörők valósítják meg a hidrogénrepülőgépeket?

A átmenet hidrogénre nem csupán elméleti gyakorlat; főbb szereplői a repülőipar milliárdokat fektetnek be, hogy ez megvalósuljon. Az Airbus vezető szerepet vállalt, és bemutatta ZEROe koncepcióit azzal az ambiciózus céllal, hogy elindítsa az első zéró emissziós reklámot. repülőgépek 2035-ig. Mindkettőt vizsgálják hidrogén égés és üzemanyagcella utak különböző repülőgép méretek. Elkötelezettségük erőteljes jelzést küldött az egész ellátási láncnak, hogy közeleg a hidrogénforradalom.

Az Egyesült Királyságban a Repüléstechnikai Intézet (ATI) számos projektet finanszíroz, többek között a bemutató repülőgép. Az egyik legizgalmasabb projektet vezeti Cranfield Aerospace Solutions, amely egy kicsi, 9 üléses Britten-Norman Islander átalakításán dolgozik regionális repülőgépek futni a hidrogén üzemanyagcella rendszer. Ez a projekt, amely gyakorlati próbarepülés, kulcsfontosságú a valós tapasztalatszerzéshez és a hidrogénre vonatkozó hatósági jóváhagyáshoz rendszerek repülőgépekhez. Ezek a kisebb projektek létfontosságú lépcsőfokokat jelentenek a tanúsítás felé hidrogén meghajtás nagyobbra utasszállító repülőgép.

Más cégek is jelentős előrelépéseket tesznek. A ZeroAvia már végzett egy kis tesztrepülést repülőgép hajtású által a hidrogén üzemanyagcella rendszer. Munkám során megnövekedett megkereséseket tapasztalunk a nagy tisztaságú gázokra vonatkozóan ezekhez a K+F erőfeszítésekhez. A könnyű kompozit tartályok gyártásához használt speciális gázoktól kezdve a Argon fejlett ötvözetek behegesztéséhez szükséges repülőgép-hajtóművek, az egész ökoszisztéma készülődik. Az együttműködés ezen innovatív űrrepülés a vállalatok és az ipari gázszektor elengedhetetlen a sikerhez átmenet hidrogénre.

Mennyire kritikus a gáz tisztasága a hidrogén üzemanyagcellás technológiák számára?

Ez egy olyan kérdés, amely közvetlenül érinti a vállalkozásomat és az ügyfeleim vállalkozásait. Mert hidrogén égés motorok, a tisztaság a hidrogén üzemanyag fontos, de azért hidrogén üzemanyagcellás technológia, ez abszolút kritikus. A üzemanyagcellás köteg rendkívül érzékeny berendezés. Úgy működik, hogy hidrogént vezet át egy platina katalizátoron, amely rendkívül érzékeny a szennyeződésekre.

A néhány milliomodrész méretű szennyeződések – például kén, ammónia vagy szén-monoxid – megmérgezhetik a katalizátort. Ez a katalizátorlebomlásként ismert folyamat tartósan csökkenti a üzemanyagcellás teljesítmény és élettartam. Egy repülőgép, ahol a megbízhatóság a legfontosabb, az ultranagy tisztaságú hidrogénnél kevesebbet nem lehet használni. Ez az oka annak, hogy a nemzetközi szabványok, például az ISO 14687 szigorú tisztasági szintet írnak elő hidrogén üzemanyag. E szabványok teljesítése fejlett gyártási és tisztítási technikákat igényel.

Itt válik kulcsfontosságú értékesítési ponttá a beszállító szakértelme. Mindig hangsúlyozom partnereimnek, hogy a minőség-ellenőrzés nem csak egy doboz, amelyet ellenőrizni kell; ez a vállalkozásunk alapja. Mindenkinek, aki a jövőt szeretné ellátni hidrogén repülés piacon, terméke tisztaságának garantálása és tanúsítása nem alku tárgya. Ez különösen igaz egy folyadékkal hajtott elektromos repülőgép hidrogén üzemanyagcellák, ahol az egész repülőgép meghajtása rendszer a minőségétől függ üzemanyag. Mint több gyártósorral rendelkező gyár, dedikált eljárásokkal biztosítjuk minden tételünket Ömlesztett nagy tisztaságú speciális gázok megfelel vagy meghaladja ezeket a nemzetközi szabványokat, biztosítva azt a megbízhatóságot, hogy a űrrepülés ágazati igények.

Milyen hidrogén-infrastruktúrára van szükség a globális flotta támogatásához?

An repülőgép csak egy része az egyenletnek. Mert hidrogénüzemű repülés hogy valósággá váljon, hatalmas, világszerte hidrogén infrastruktúra építeni kell. Ez a globális repülőtéri hálózat eredeti kiépítésének léptékű kihívása. A repülőtereknek energiaközpontokká kell válniuk, amelyek képesek hatalmas mennyiségben előállítani vagy fogadni, tárolni és elosztani. folyékony hidrogén.

Ez nagyléptékű építkezést jelent hidrogén cseppfolyósítása növényeket a repülőtéren vagy a közelben. Kriogén hidrogén majd a helyszínen hatalmas, erősen szigetelt tartályokban tárolnák. Innentől kezdve a tankoló teherautók vagy tűzcsaprendszerek új generációjára lenne szükség, amelyeket kifejezetten a kriogén folyadékokhoz terveztek. repülőgép. A biztonság az első számú prioritás. A teljes infrastruktúra, a hidrogén termelés létesítmény a fúvókához, amely csatlakoztatja a repülőgép rendszer, redundáns biztonsági funkciókkal kell ellátni, hogy kezelni tudja ezt a nagy teljesítményt üzemanyag.

A logisztikai kihívás óriási, de egyben óriási üzleti lehetőséget is jelent. Csővezetékekbe, kriogén szállítóhajókba és tároló létesítményekbe való beruházásra lesz szükség. A kriogén berendezésekre szakosodott cégek, például a gyártók alacsony hőmérsékletű szigetelt gázpalackok, hatalmas keresletet fog látni. Az olyan beszerzési tisztek számára, mint Mark, ez azt jelenti, hogy most olyan beszállítókkal építenek kapcsolatokat, akik megértik mindkettő összetettségét folyékony és gáznemű hidrogén. A jövőbeli ellátási láncban való hely biztosítása azt jelenti, hogy a teljes ökoszisztémára kell gondolni, nem csak az ökoszisztémára üzemanyag maga.

Készen áll a hidrogénre való átállásra a repülési ágazatban?

A átmenet hidrogénre a repülés szektor már nem a "ha", hanem a "mikor" kérdése. A lendület erősödik, a környezeti igények, a szabályozási nyomás és a technológiai innováció hajtja. A cégvezetők számára ez a lehetőség pillanata. A váltás új piacokat teremt, és új szakértelmet igényel. Vállalatok, amelyek megbízhatóan szállítanak nagy tisztaságot hidrogén, logisztikai megoldásokat kínál, és megérti a szigorú minőségi követelményeket űrrepülés az ágazat virágozni fog.

Mint valaki, aki éveket töltött az ipari gáz üzletágban, láttam, hogy az új technológiák hogyan teremtenek új vezetőket. Azok a vállalatok sikeresek, amelyek előre látják a változást, és felkészülnek rá. Kezdje azzal, hogy továbbképzi magát és csapatát hidrogéntechnológiák. Értsd meg a különbséget üzemanyagcellák és az égés, valamint a tisztaság kritikus szerepe. Kezdje el értékelni az ellátási láncban lévő partnereit. Rendelkeznek-e műszaki szakértelemmel és minőségi tanúsítványokkal a kiszolgáláshoz űrrepülés piac? Tudják-e kezelni a termék szállításának logisztikáját? folyékony hidrogén?

Ez egy hosszú távú játék. Az első folyékony hidrogénnel hajtott repülések kereskedelmi méretekben még körülbelül egy évtizednyi távolságra vannak. De az alapokat ma teszik le. Folynak a kutatások, a prototípusok építése, az ellátási láncok kialakítása. Itt az ideje, hogy feltegye a megfelelő kérdéseket, és úgy helyezze el vállalkozását, hogy részese legyen a tisztaságnak repülés forradalom. A repülés jövője felszáll, és az is lesz hidrogénnel működik.

Kulcs elvitelek

• Sürgős szükség: A repülési ipar aktívan keresi a zéró emissziós alternatívát a jet helyett üzemanyag, -val folyékony hidrogén a közép- és hosszú távok vezető jelöltjévé válik repülőgép.
• Két út a hatalomhoz: Hidrogén meghajtás elsősorban két módszert fog használni: közvetlen hidrogén égés módosított sugárhajtóművekben és rendkívül hatékony hidrogén üzemanyagcellák amelyek villamos energiát termelnek.
• A tárolás a fő kihívás: A legnagyobb mérnöki akadály a terjedelmes, kriogén tárolása folyékony hidrogén egy repülőgép, amely nagy, erősen szigetelt üzemanyagtartályokat igényel, és új repülőgép tervezés.
• A tisztaság a legfontosabb: Mert hidrogén üzemanyagcella rendszerekben az ultranagy tisztaságú hidrogén nem csupán preferencia, hanem követelmény az érzékeny katalizátorok károsodásának elkerülése érdekében.
• Az infrastruktúra kulcsfontosságú: A sikeres átmenethez hatalmas globális infrastruktúra kiépítése szükséges hidrogén termelés, cseppfolyósítás, tárolás és tankolás a repülőtereken.
• Üzleti lehetőség: A váltás ide hidrogén repülés óriási lehetőségeket teremt a vállalkozások számára az ipari gázellátási lánc egészében, a termeléstől a logisztikán át a berendezésgyártásig.