Reaktyvinio variklio riaumojimas yra ryšio, pasaulinio verslo, pažangos garsas. Tačiau dešimtmečius tas garsas kainavo mūsų aplinką. Aviacijos pramonė yra kryžkelėje ir susiduria su didžiuliu spaudimu dekarbonizuoti. Kaip gamyklos, gaminančios pramonines dujas, savininkas, aš, Allenas, turiu pirmąją eilę į technologinius pokyčius, kurie nulems ateitį. Vienas iš įdomiausių dalykų yra perėjimas prie vandenilinės aviacijos. Šis straipsnis skirtas verslo lyderiams, tokiems kaip Markas Shenas, kurie yra ryžtingi, ryžtingi ir visada ieško kitos didelės galimybės. Tai gilus pasinerimas į pasaulį skystas vandenilis kaip an aviacija kuro, suskaidydamas sudėtingą mokslą į praktines verslo įžvalgas. Išnagrinėsime technologijas, iššūkius ir kodėl šis perėjimas yra didžiulė galimybė pramoninių dujų tiekimo grandinės dalyviams.

Kodėl aviacijos pramonė ieško žibalui alternatyvaus kuro?

Daugiau nei pusę amžiaus, aviacijos pramonė pasikliovė beveik vien tik reaktyviniais lėktuvais kuro gaunamas iš žibalo. Jis turi daug energijos, gana stabilus, ir aplink jį sukūrėme didžiulę pasaulinę infrastruktūrą. Tačiau poveikis aplinkai neabejotinas. Šiuo metu aviacija išmeta apie 2,5 % pasaulinio CO₂ išmetimo, tačiau jos indėlis į klimato kaitą yra dar didesnis dėl kitų poveikių, pvz., azoto oksidų (NOx) ir nuotekų. Didėjant pasauliniam spaudimui dėl tvarumo, oro linijų bendrovės ir lėktuvas gamintojai žino, kad status quo nebėra išeitis.

Reguliavimo institucijos ir vartotojai reikalauja švaresnio skraidymo būdo. Tai sukėlė lenktynes ​​ieškant perspektyvaus alternatyvus kuras. Nors tokios galimybės kaip tvari aviacija kuro (SAF) siūlo trumpalaikį sprendimą perdirbdami esamą anglį, nepanaikindami emisijų šaltinio. Galutinis tikslas yra nulinės emisijos skrydis, ir čia atsiranda vandenilis. Perėjimas prie naujo energijos šaltinio lėktuvas yra ne tik aplinkosauginė būtinybė; tai technologinė revoliucija, kuri pakeis visą aviacijos erdvėje sektoriuje. Tiekimo grandinės įmonėms šio pokyčio supratimas yra pirmas žingsnis link jo išnaudojimo.

Šis švaraus skrydžio siekis stumia ribas aviacijos ir kosmoso technologija. Iššūkis yra surasti a kuro kuri gali sukelti didelę reklamą lėktuvas dideliais atstumais nesudarydami šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Elektriniai akumuliatoriai, puikiai tinkantys automobiliams ir gali būti labai maži trumpojo nuotolio lėktuvai, tiesiog neturi energijos tankio, reikalingo a tolimojo nuotolio lėktuvai. Tai yra pagrindinė problema vandenilio energija yra pasiruošęs išspręsti. Pramonė aktyviai tyrinėja įvairius orlaivių koncepcijos varomas vandeniliu, o tai rodo aiškią ateities skrydžio kryptį.

Dėl ko skystasis vandenilis yra perspektyvus kuras orlaiviams?

Taigi, kodėl toks susijaudinimas dėl vandenilio? Atsakymas slypi neįtikėtiname energijos kiekyje. Pagal masę, vandenilinis kuras turi beveik tris kartus daugiau energijos nei tradicinis reaktyvinis lėktuvas kuro. Tai reiškia an lėktuvas teoriškai gali nuvažiuoti tą patį atstumą su žymiai mažiau kuro svorio. Kai naudojamas vandenilis kuro elementai, vienintelis šalutinis produktas yra vanduo, todėl naudojimo vietoje tai tikrai nulinės emisijos sprendimas. Tai žaidimo keitiklis aviacija pasaulis.

Svarbu pasirinkti, ar vandenilį laikyti suslėgtas dujas ar kriogeninį skystį aviacijos erdvėje inžinieriai. Nors dujinis vandenilis yra paprasčiau tvarkyti esant normaliai temperatūrai, jis nėra labai tankus. Norėdami laikyti pakankamai dujinis vandenilis prasmingam skrydžiui jums reikės didžiulių, sunkių tankų, o tai nepraktiška lėktuvas. Skystas vandenilis (LH₂), kita vertus, yra daug tankesnis. Atšaldžius vandenilio dujas iki neįtikėtinai šaltos -253°C (-423°F), jos tampa skysčiu, leidžiančiu tam tikrame tūryje sukaupti daug didesnį energijos kiekį. Šis tankis yra tai, kas daro skystas vandenilio kuras pagrindinis kandidatas į ateities terpę ir didesnio nuotolio lėktuvai.

Mano, kaip tiekėjo, perspektyvos, potencialas skystas vandenilis yra didžiulis. Mes jau esame didelio grynumo dujų gamybos ir tvarkymo ekspertai. Iššūkiai iš vandenilio suskystinimas ir saugojimas yra reikšmingi, tačiau tai yra inžinerinės problemos, kurias sprendžia genialūs protai tokiose vietose kaip Vokietijos aviacijos ir kosmoso centras. The vandenilio privalumai– didelis energijos kiekis ir švarus deginimas – gerokai viršija sunkumus. Šis galingas kuro yra raktas į tvarias, ilgalaikes keliones lėktuvu.

Kaip skystojo vandenilio kuro sistema maitina orlaivį?

Įsivaizduodamas a skysto vandenilio kuro sistema ant an lėktuvas gali atrodyti kaip mokslinė fantastika, tačiau pagrindinės sąvokos yra gana paprastos. Sistemą sudaro keturios pagrindinės dalys: saugykla bakas, kuro paskirstymo tinklas, garinimo įrenginys ir varomoji sistema. Viskas prasideda nuo labai izoliuoto, kriogeninio kuro bakas kur skystas vandenilis laikomas -253°C temperatūroje. Saugojimas a kuro esant tokiai temperatūrai lėktuvas yra pagrindinis inžinerinis žygdarbis, reikalaujantis pažangių medžiagų ir vakuuminės izoliacijos, kad skystis nenuvirtų.

Iš skysto vandenilio saugykla bakas, kriogeninis kuro yra pumpuojamas per izoliuotų vamzdžių tinklą. Prieš pradedant naudoti, skystas vandenilis turi būti vėl paversti dujomis. Tai atsitinka šilumokaityje, kuris atsargiai sušildo kuro. Tai vandenilio dujos tada paduodamas į varomąją sistemą. Visą vandenilio kuro sistema turi būti kruopščiai suprojektuoti, kad būtų lengvas, neįtikėtinai saugus ir patikimas sudėtingomis skrydžio sąlygomis nuo pakilimo iki nusileidimo.

Čia ypač svarbios tampa pramoninių dujų žinios. Šių projektavimas ir gamyba sistemos orlaiviams reikia giliai išmanyti kriogeniką ir dujų tvarkymą. Tie patys principai, kuriuos naudojame saugiai birių dujų laikymui ir transportavimui ant žemės, yra pritaikyti unikaliai aplinkai. lėktuvas. Pramonines dujas tiekiančios įmonės, kaip ir mūsų, yra esminiai šios plėtros partneriai, užtikrinantys patikimą didelio grynumo dujų tiekimą. Vandenilis yra prieinama šių neįtikėtinų naujienų tyrimams, plėtrai ir galiausiai veikimui lėktuvas.

Koks skirtumas tarp vandenilio degimo ir vandenilio kuro elementų varymo?

Kai žmonės kalba apie vandeniliu varomi orlaiviai, jie paprastai nurodo vieną iš dviejų pagrindinių technologijų: tiesioginę vandenilio deginimas arba vandenilio kuro elementai. Abu naudoti vandenilį kaip pirminis kuro, tačiau jos energiją paverčia trauka labai skirtingais būdais. Svarbu, kad kiekvienas šios pramonės atstovas suprastų skirtumą.

Vandenilio deginimas yra daugiau evoliucinis žingsnis. Tai apima dabartinių reaktyvinių variklių pritaikymą degimui vandenilinis kuras vietoj žibalo. Pagrindinis privalumas yra tai, kad jis naudoja esamą variklio technologiją, o tai gali pagreitinti plėtrą. Tačiau deginant vandenilį pašalinama CO₂ emisija, aukštoje temperatūroje vis tiek gali susidaryti azoto oksidai (NOx), kurie taip pat yra kenksmingi teršalai. The Vokietijos aviacija Centras (DLR) aktyviai tiria būdus, kaip sumažinti NOx susidarymą šiuose varikliuose. Šis požiūris svarstomas abiem trumpojo nuotolio lėktuvai ir didesni lėktuvai.

Vandenilio kuro elementas Kita vertus, technologija yra revoliucinis žingsnis. A kuro elementų sistemaVandenilis ir deguonis iš oro sujungiami elektrocheminėje reakcijoje gaminant elektrą, o vanduo ir šiluma yra vieninteliai šalutiniai produktai. Tada ši elektra maitina elektros variklius, kurie suka sraigtus arba ventiliatorius. Tai kuro elementų varomoji sistema yra visiškai be CO₂ ir NOx. Ši technologija yra tylesnė ir potencialiai efektyvesnė nei deginimas. Daugelis ekspertų tuo įsitikinę kuro elementais varomi orlaiviai yra galutinis tikslas tikrai švariai aviacija.

Štai paprastas suskirstymas:

Abu kelius tyrinėja tokie milžinai kaip „Airbus“, kurie siekia atgabenti vandenilį orlaivių iki 2035 m. Išplėstinė plėtra kuro elementų technologijos yra pagrindinė viso dėmesio sritis aviacijos ir kosmoso pramonė.

Kokios yra pagrindinės kliūtys naudojant vandenilį kaip kurą aviacijoje?

Kelias į vandeniliu varoma aviacija yra įdomus, bet ne be iššūkių. Iš savo patirties dujų pramonėje žinau, kad ypač tvarkyti vandenilį skystas vandenilis, reikalauja tikslumo ir gilios pagarbos saugumui. Dėl aviacijos erdvėje sektoriuje, šie iššūkiai didėja. Pirmoji ir svarbiausia kliūtis yra saugojimas. Vandenilis reikalauja daug vietos, net kaip tankus skystis. A skysto vandenilio bakas ant an lėktuvas turi būti maždaug keturis kartus didesnis už žibalą kuro bakas turintis tą patį energijos kiekį.

Šis dydžio reikalavimas sukuria domino efektą lėktuvo dizainas. Šiuos didelius, cilindrinius arba konformiškus bakus sunku integruoti į tradicinę šiuolaikinio „vamzdžio ir sparno“ formą. lėktuvas. Be to, kriogeninė temperatūra skystas vandenilis reikalauja „bakas bake“ dizaino, žinomo kaip Dewar, su vakuuminiu izoliacijos sluoksniu. Šios vandenilio bakas sistemos yra sudėtingos ir prideda svorio, o tai visada yra priešas lėktuvas efektyvumą. Užtikrinti ilgalaikį šių kriogeninių prietaisų patikimumą ir saugumą kuro sistemos per milijonus skrydžių ciklų yra pagrindinis tyrėjų prioritetas.

Už lėktuvas yra iššūkis sukurti globalų vandenilio infrastruktūra. Oro uostai turės būti visiškai pertvarkyti, kad būtų galima saugiai laikyti ir perduoti didžiulius kiekius skystas vandenilis. Tai apima naujų degalų papildymo technologijų, nuotėkio aptikimo sistemų ir saugos protokolų kūrimą. Mes taip pat turime padidinti mastą vandenilio gamyba dramatiškai, užtikrinant, kad tai „žaliasis“ vandenilis, gaminamas naudojant atsinaujinančią energiją. Iš kalbų su klientais žinau, kad logistika yra pagrindinis rūpestis. Verslo savininkui, kaip Markas, patikimumas vandenilio pasiskirstymas tinklas nuo gamyklos iki oro uosto bus toks pat svarbus kaip ir pačių dujų kokybė.

Kaip vystysis orlaivių dizainas, kad būtų galima pritaikyti vandenilio kuro sistemas?

Unikalios savybės skystas vandenilio kuras reiškia, kad lėktuvas rytoj gali atrodyti labai kitaip nei šiandien. Didelių kriogeninių degalų bakų integravimas yra pagrindinis iššūkis vairuojant naujus lėktuvo dizainas sąvokų. Inžinieriai negali tiesiog pakeisti sparnuose esančio žibalo vandeniliu; fizika to neleidžia. Sparnai nėra pakankamai stori, kad tilptų dideli, izoliuoti cilindriniai bakai.

Tai paskatino keletą naujoviškų orlaivių koncepcijos. Viena populiari idėja yra įdėti du didelius vandenilis cisternos galiniame fiuzeliaže lėktuvas, už keleivių salono. Taip išlaikoma palyginti įprasta aerodinaminė forma, tačiau sumažėja erdvės keleiviams ar kroviniams. Kita futuristinė koncepcija – „Blended Wing Body“ (BWB), kai korpusas ir sparnai yra integruoti į vieną plačią struktūrą. Ši forma suteikia daug didesnį vidinį tūrį, todėl puikiai tinka dideliems būstams skysto vandenilio bakas sistemos nepažeidžiant keleivių erdvės. Šis dizainas taip pat gali pasiūlyti didelę aerodinaminę naudą.

Varomoji sistema taip pat turi įtakos lėktuvasdizainas. An varomas orlaiviu pateikė vandenilio deginimas gali turėti variklius, kurie atrodo panašūs į šiandieninius, tačiau jie bus didesni ir optimizuoti degimui vandenilinis kuras. Dėl an kuro elementais varomi orlaiviai, dizainas galėtų būti radikalesnis. Keli mažesni elektriniai ventiliatoriai gali būti paskirstyti išilgai sparnų, kad būtų didesnis efektyvumas. Ši koncepcija žinoma kaip paskirstyta varomoji jėga. Tai jaudinantis laikas aviacijos ir kosmoso technologija, kur reikia naujo kuro atveria naują kūrybiškumo ir efektyvumo erą lėktuvas dizainas. Kiekvienas naujas orlaivių technologija priartina mus prie tvarumo tikslo aviacija.

Kurie aviacijos ir kosmoso pionieriai vandenilinius orlaivius paverčia realybe?

The perėjimas prie vandenilio nėra tik teorinis pratimas; pagrindiniai žaidėjai aviacijos ir kosmoso pramonė investuoja milijardus, kad tai įvyktų. „Airbus“ buvo vokalinis lyderis, pristatęs savo „ZEROe“ koncepcijas, siekdamas ambicingo tikslo – išleisti pirmąją nulinės emisijos reklamą. orlaivių iki 2035 m. Jie tyrinėja abu vandenilio deginimas ir kuro elementas kelių skirtingiems lėktuvas dydžiai. Jų įsipareigojimas visai tiekimo grandinei pasiuntė galingą signalą, kad artėja vandenilio revoliucija.

JK, Aviacijos ir kosmoso technologijų institutas (ATI) finansuoja daugybę projektų, įskaitant a demonstracinis lėktuvas. Vienam įdomiausių projektų vadovauja Cranfield Aerospace Solutions, kuri stengiasi pakeisti nedidelį, 9 vietų Britten-Norman Islander regioniniai orlaiviai bėgti ant a vandenilio kuro elementas sistema. Šis projektas, kuris apima praktinį skrydžio bandymas, yra labai svarbus norint įgyti realios patirties ir gauti vandenilio reguliavimo patvirtinimą sistemos orlaiviams. Šie mažesnio masto projektai yra gyvybiškai svarbūs žingsniai sertifikavimo link vandenilio varomoji jėga didesniems keleivinis lėktuvas.

Kitos įmonės taip pat daro didelę pažangą. „ZeroAvia“ jau atliko bandomuosius skrydžius varomas orlaiviu pateikė a vandenilio kuro elementas sistema. Mano darbe pastebime daugiau užklausų dėl didelio grynumo dujų šioms MTTP pastangoms. Nuo specializuotų dujų, naudojamų lengvųjų kompozitinių cisternų gamyboje, iki Argonas reikalingas pažangių lydinių suvirinimui lėktuvų varikliai, visa ekosistema ruošiasi. Šių novatoriškas bendradarbiavimas aviacijos erdvėje įmonių ir pramoninių dujų sektorius yra būtinas sėkmingam perėjimas prie vandenilio.

Kiek svarbus yra dujų grynumas vandenilio kuro elementų technologijoms?

Tai klausimas, kuris tiesiogiai veikia mano verslą ir mano klientų verslą. Už vandenilio deginimas varikliai, grynumas vandenilinis kuras yra svarbu, bet dėl vandenilio kuro elementų technologija, tai labai svarbu. A kuro elementų kamino yra labai jautri įranga. Jis veikia leisdamas vandenilį per platinos katalizatorių, kuris yra labai jautrus užteršimui.

Net kelios milijoninės dalys, pavyzdžiui, siera, amoniakas ar anglies monoksidas, gali apnuodyti katalizatorių. Šis procesas, žinomas kaip katalizatoriaus skilimas, visam laikui sumažina kuro elementai našumas ir tarnavimo laikas. Dėl an lėktuvas, kur patikimumas yra svarbiausias dalykas, negalima naudoti nieko mažesnio nei itin gryno vandenilio. Štai kodėl tarptautiniai standartai, tokie kaip ISO 14687, nustato griežtus grynumo lygius vandenilinis kuras. Norint atitikti šiuos standartus, reikalingi pažangūs gamybos ir valymo būdai.

Čia tiekėjo kompetencija tampa pagrindiniu pardavimo tašku. Visada pabrėžiu savo partneriams, kad kokybės kontrolė nėra tik langelis, kurį reikia patikrinti; tai mūsų verslo pagrindas. Visiems, norintiems aprūpinti ateitį vandenilinė aviacija rinkoje, galimybė garantuoti ir patvirtinti savo gaminio grynumą yra nediskutuojama. Tai ypač pasakytina apie an elektriniai orlaiviai, varomi skysčiu vandenilis kuro elementai, kur visas lėktuvo varomoji jėga sistema priklauso nuo jos kokybės kuro. Kaip gamykla, turinti kelias gamybos linijas, turime specialius procesus, kad užtikrintume kiekvieną mūsų partiją Didelio grynumo specialiosios dujos atitinka arba viršija šiuos tarptautinius standartus, užtikrinant patikimumą, kad aviacijos erdvėje sektoriaus poreikius.

Kokios vandenilio infrastruktūros reikia pasauliniam laivynui palaikyti?

An lėktuvas yra tik viena lygties dalis. Už vandeniliu varoma aviacija tapti realybe, didžiuliu pasauliniu mastu vandenilio infrastruktūra turi būti pastatytas. Tai iššūkis pradinio pasaulinio oro uostų tinklo statybos mastu. Oro uostai turės tapti energijos centrais, galinčiais gaminti arba priimti, saugoti ir paskirstyti didžiulius kiekius skystas vandenilis.

Tai apima didelio masto statybą vandenilio suskystinimas augalų oro uoste arba netoliese. Kriogeninis vandenilis Tada jie būtų laikomi didžiulėse, stipriai izoliuotose talpyklose vietoje. Iš ten prireiktų naujos kartos degalų papildymo sunkvežimių arba hidrantų sistemų, specialiai sukurtų kriogeniniams skysčiams. lėktuvas. Saugumas yra prioritetas numeris vienas. Visa infrastruktūra, nuo vandenilio gamyba įrenginį prie antgalio, kuris jungiasi su orlaivių sistema, turi būti suprojektuoti su perteklinėmis saugos funkcijomis, kad būtų galima valdyti šį galingą kuro.

Logistikos iššūkis yra didžiulis, tačiau tai taip pat yra didžiulė verslo galimybė. Tam reikės investicijų į vamzdynus, kriogeninius transportavimo laivus ir saugyklas. Įmonės, kurios specializuojasi kriogeninėje įrangoje, pavyzdžiui, gamintojų žemos temperatūros izoliuoti dujų balionai, pamatys didžiulę paklausą. Tokiems viešųjų pirkimų pareigūnams kaip Markas tai reiškia, kad dabar reikia užmegzti ryšius su tiekėjais, kurie supranta abiejų sudėtingumą skystas ir dujinis vandenilis. Užtikrinti vietą šioje būsimoje tiekimo grandinėje reiškia galvoti apie visą ekosistemą, o ne tik apie kuro pati.

Ar esate pasirengę pereiti prie vandenilio aviacijos ir kosmoso sektoriuje?

The perėjimas prie vandenilio esančiame aviacija sektoriuje nebėra klausimas „jei“, o „kada“. Aplinkos poreikiai, reguliavimo spaudimas ir technologinės naujovės vis labiau auga. Verslo vadovams tai puiki galimybė. Pokyčiai sukurs naujas rinkas ir pareikalaus naujų žinių. Įmonės, kurios gali patikimai tiekti aukštos kokybės produktus vandenilis, teikti logistinius sprendimus ir suprasti griežtus kokybės reikalavimus aviacijos erdvėje sektorius klestės.

Kaip žmogus, daug metų praleidęs pramoninių dujų versle, mačiau, kaip naujos technologijos sukuria naujus lyderius. Įmonės, kurioms sekasi, yra tos, kurios numato pokyčius ir jiems ruošiasi. Pradėkite mokydami save ir savo komandą vandenilio technologijos. Supraskite skirtumą tarp kuro elementai degimas ir esminis grynumo vaidmuo. Pradėkite vertinti savo tiekimo grandinės partnerius. Ar jie turi techninių žinių ir kokybės sertifikatus, kad galėtų aptarnauti aviacijos erdvėje rinka? Ar jie gali susidoroti su tokio produkto pristatymo logistika skystas vandenilis?

Tai ilgalaikis vaidinimas. Pirmoji skrydžiai varomi skystu vandeniliu komerciniu mastu dar liko maždaug dešimtmetis. Tačiau pagrindas dedamas šiandien. Atliekami tyrimai, kuriami prototipai, formuojamos tiekimo grandinės. Dabar pats laikas užduoti tinkamus klausimus ir nustatyti, kad jūsų verslas taptų švaros dalimi aviacija revoliucija. Skrydžio ateitis kyla ir taip bus varomas vandeniliu.

Key Takeaways

• Skubiai reikia: The aviacijos pramonė aktyviai ieško nulinės emisijos alternatyvos reaktyviniam lėktuvui kuro, su skystas vandenilis tampa pirmaujančiu kandidatu į vidutinio ir ilgo nuotolio rinkimus lėktuvas.
• Du keliai į valdžią: Vandenilio varomoji jėga pirmiausia naudos du būdus: tiesioginį vandenilio deginimas modifikuotuose reaktyviniuose varikliuose ir labai efektyvūs vandenilio kuro elementai kurios gamina elektros energiją.
• Sandėliavimas yra pagrindinis iššūkis: Didžiausia inžinerijos kliūtis yra didelių, kriogeninių medžiagų laikymas skystas vandenilis ant an lėktuvas, kuriam reikalingi dideli, stipriai izoliuoti kuro bakai ir bus sukurti nauji lėktuvo dizainas.
• Grynumas yra svarbiausia: Už vandenilio kuro elementas sistemose, ypač didelio grynumo vandenilis yra ne tik pirmenybė – tai reikalavimas, kad nebūtų pažeisti jautrūs katalizatoriai.
• Svarbiausia yra infrastruktūra: Sėkmingas perėjimas reikalauja sukurti didžiulę pasaulinę infrastruktūrą vandenilio gamyba, skystinimas, sandėliavimas ir degalų papildymas oro uostuose.
• Verslo galimybė: Perėjimas į vandenilinė aviacija sukuria milžiniškas galimybes verslui visoje pramoninių dujų tiekimo grandinėje – nuo ​​gamybos iki logistikos ir įrangos gamybos.