Будут ли самолёты будущего летать на водороде?

Как известно, во всём мире обеспокоены проблемой глобального потепления, связанного с запредельным в последнее время выбросом парниковых газов – CO₂, CH₄, N₂O и O₃. По этому поводу, согласно британской правительственной программе Jet Zero, к 2040 году авиаотрасль Соединённого Королевства обязалась обеспечить «абсолютно нулевой уровень» выделения углекислого газа. В ЕС и Соединённых Штатах эту планку намерены достичь к 2050 году. Для реализации таких амбиций потребуется альтернатива классическому самолётному горючему.

SAF как полумера в переходе на экотопливо

Экологически чистое авиатопливо (SAF, он же биокеросин), получаемое не из полезных ископаемых, – частичный выход из положения. Указанное горючее изготавливается из биомассы или переработанного углерода. Это модифицированная версия топлива Jet A и Jet A-1. Авиакомпании уже применяют его в сочетании с традиционным авиатопливом. На современные крупные аэродромы оно доставляется сейчас не через имеющиеся топливопроводы, а в цистернах.



Однако SAF обходится априори дорого и выпускать его можно лишь ограниченными объёмами. Поэтому эксплуатационники вслед за разработчиками проявляют немалый интерес к энергоёмкому водороду, при сжигании которого не образуется CO₂.

Технологические трудности

И всё бы ничего, но... Водород целесообразен для промышленного использования в сжиженном состоянии, что требует охлаждения до -253 °C. Обращение с такой субстанцией весьма сложная техническая задача. Поэтому все ёмкости и трубопроводы должны быть тщательным образом качественно изолированы.

Однако французская Air Liquide – профессионал в этом деле. Уже полвека фирма выпускает криогенный водород для ракетоносителей Ariane Европейского космического агентства, а также для авто и прочих промышленных нужд в количестве более 1 млн т ежегодно.

Air Liquide входит в консорциум H₂Fly, который нынешним летом успешно испытал летательный аппарат, работающий на жидком водороде. Для персонала фирмы это явилось удобным шансом протестировать системы заправки. Эксперимент показал, что в этой части эксплуатационной цепочки сдерживающих факторов практически нет, а если и возникают, то они устраняемы.

Зато само хозяйство газового хранения-распределения-заправки обойдется аэропорту недешево. По оценкам консалтинговой компании Bain & Company, оно может стоить до $1 млрд.

Выход вроде бы найден

В данной связи компания Universal Hydrogen заявила, что обладает ноу-хау, которое удешевляет стоимость замысла. Заправка осуществляется за пределами аэропорта, на предприятии – изготовителе газоконденсата. Изобретены специальные модули-баки для жидкого водорода, которые с предприятия доставляются на аэродром. Модуль устанавливается на штатное место в самолёте и подключается к двигателю. Всё! В трубах, шлангах и насосах необходимость отпадает.

В модуле жидкий водород сохраняется в течение 4 дней. Пара таких изделий вмещает 360 кг водорода, что обеспечивает 500 миль (805 км) полёта плюс резервные 45 минут лётного времени.

Universal Hydrogen вызвалась переоборудовать ближнемагистральное воздушное судно, где механическая энергия от сжигаемого водорода будет преобразовываться в электричество, вращающее винты. По плану испытательные полеты начнутся в следующем году. Техдиректор компании Марк Казин уточняет:

Неявное и пока непреодолимое препятствие

Есть ещё одно узкое место, о котором с некоторых пор стали говорить всё чаще в связи с водородной альтернативой. Объясним на простом примере. В будни в лондонском Хитроу взлетают и садятся 1300 бортов, что предполагает ежедневный расход около 20 млн л горючего (половина всей потребности Великобритании в авиатопливе). Чтобы обеспечить этот непрерывный процесс, керосин поступает на территорию аэродромной инфраструктуры по топливопроводу непосредственно с НПЗ, а затем хранится в резервуарах на двух базах.

Парадокс ситуации в том, что администрация аэропорта, являясь его распорядителем, не занимается вопросами обеспечения самолётным топливом, это компетенция авиакомпаний и партнёров – поставщиков керосина. Тем не менее необходимо продумать компоновку склада, выделить место под хранилища, развести коммуникации, позаботиться о системах и средствах защиты и пр. За это отвечает как раз аэропортовское руководство.

То есть речь идет о выполнении основной функциональной задачи: обеспечении достаточной пропускной способности с гарантированной стабильностью эксплуатации. Таким образом, безопасное и ритмичное топливоснабжение для мировых аэропортов-гигантов представляет сегодня серьёзную проблему, ведь топливопотребление на терминале не может расти до бесконечности. А такая тенденция наблюдается.

Выводы и прогнозы

В общем, пока не ясно, вытеснит ли водород керосин в авиации будущего. Самолёты, работающие на водороде, находятся на ранних стадиях разработки. В отличие от нынешнего лайнера, топливо которого прячется в плоскостях, в работающем на водороде оно будет находиться в фюзеляже, что уменьшит полезное пространство. Наконец, и вопрос, будет ли производиться достаточное количество экологически чистого водорода для удовлетворения спроса, остаётся открытым.

Менеджер по планированию и развитию аэропортовской сферы консалтинговой компании Landrum and Brown Пракаш Дикшит резюмирует: