Kan vätebränslecellsteknik ersätta flygplans jetmotorer?

Airbus meddelade nyligen att man planerar att konstruera, bygga och demonstrera på mindre än fyra år ett ”megawatt-klass framdrivningssystem” avsett för ett storskaligt flygplan, med vätebränslecellsteknik med kryogen vätelagring.

Det betyder inte att ett jumboplan för vätebränsleceller är på väg inom den tidsramen, eller att företaget ser bränslecellsteknologi som en komplett ersättning för jetmotorer. Men den skulle kunna ersätta vissa jetmotorer i mindre skala långt innan förbränningsmotorn helt förbjuds i bilar.

Företaget säger att det skulle kunna ”testas under flygning i mitten av detta decennium – runt 2026”, och kallar väte ”ett mycket attraktivt alternativ” i företagets strävan att få utsläppsfria flygplan till marknaden 2035.

Som företaget beskriver har det i princip tre alternativ med väte. Det kan bränna vätgas i modifierade gasturbinmotorer; den kan använda vätebränsleceller för att generera elektrisk kraft; eller så kan den använda en kombination av båda.

För vilken som helst av dessa vägar skulle den kunna producera väte från förnybar energi som vind och sol, men om bränslecellsvägen väljs har sådana flygplan i praktiken nollutsläpp.

Om du håller bilar till en högre standard, varför inte flygplan?

Det skulle hjälpa till att reda ut en obekväm sanning: att bilar, lastbilar och bussar inte är det enda problemet med utsläpp från transporter. Kommersiella flygresor står för cirka 2 % av de globala växthusgasutsläppen eller, i USA, mer än 3 % av växthusgasutsläppen och cirka 10 % av de totala transportutsläppen. Om bilutsläppen kan förbättras avsevärt med elektrifiering, varför kan inte flygplanstillverkarna öka sitt spel?

Det beror delvis på att den andra klumpiga delen är denna: Den nuvarande bilbatteritekniken är ännu inte så energirik som den skulle ta för att flyga långa kommersiella rutter eller större plan. Även vätgaslagring behöver en ny typ av lösning för att utnyttja den energitäthet ett flygplan behöver.

Airbus säger i dessa senaste tillkännagivanden att farkosten kommer att innehålla en kryogen vätelagringstank, som arbetar vid -253 grader Celsius. Att lagra vätgas under ett mycket högt tryck på 700 bar skulle inte räcka, står det, men vid temperaturer som kallt väte blir en mer energität vätska. Även då motsvarar fyra liter flytande väte bara en liter vanligt flygbränsle, säger Airbus. Så förvänta dig inte att räckvidden är jämförbar med den för en Boeing 777 eller Airbus A350 ännu.

Airbus flytande H2 tank

Säkerhets- och hållbarhetskraven är strängare än för rymdraketer, säger Airbus, eftersom kommersiella jetplan inte bara skulle behöva utstå 20 000 starter och landningar, utan också skulle behöva hålla det flytande vätet längre. För den lösningen arbetar man på ett tillvägagångssätt för kompositmaterial.

Bränslecellsdemonstratorn har fortfarande många steg att gå i utveckling och testning. Den kommer att byggas på Airbus A380 MSN001 ”multimodal testplattform” och kommer att modifieras externt för att stödja bränslecellsmotorn. Airbus har samarbetat med billeverantören Elring Klinger och är i ett joint venture med det företaget som heter Aerostack för bränslecellstackarna, som genererar elektricitet (plus lite vatten och värme) från väte genom en välskött elektrokemisk reaktion.

Airbus ZeroE-plattform

Airbus ZeroE-plattform

Det är troligt, som i bränslecellsfordon som Toyota Mirai, att ett litiumjonbatteri kommer att spela en roll för att buffra energi, eller i det här fallet ge nödsänkning om stacken stängs av.

Det är inte över för bränslecellernas roll i marktransporter

Sådana lösningar skulle kunna passa väl in i en framtid där storskalig forskning tyder på att bränsleceller kan ha en stor framtid inom flyg, sjöfart och tung industri, samtidigt som möjligheter för bränsleceller snabbt bleknar för många lastbils- och bussformat.

Under tiden arbetar både Airbus och Boeing enligt uppgift på nästa generations hybridmotorer som kan elektrifiera turbopropen. Och mindre företag har gjort korta flygningar på elektriska kommersiella flygplan.

I USA var flygplan inte föremål för växthusgasstandarder förrän 2020, då US EPA lade till dem för nya kommersiella jetplan och stora passagerarjetplan efter år av industrimotstånd. Det är tänkbart att tiden kommer när regelverken kommer att inleda strängare mål, så tills saker som teleportering eller höghastighetstunnel blir verklighet, kan innovation av jumbojetliner vara sättet att rädda dess existens.

Lämna en kommentar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *