آینده صنعت هوایی و سوخت هیدروژن

به گزارش اختصاصی انرژی پرس، محققان دانشگاه فناوری چالمرز در سوئد از مطالعات پیشگامانه‌ای رونمایی کردند که نشان می‌دهد تقریباً تمام سفرهای هوایی در شعاع ۷۵۰ مایلی (۱۲۰۰ کیلومتری) می توانند تا سال ۲۰۴۵ توسط هواپیماهای هیدروژنی تامین شوند. به گزارش اوپن اکسس گاورمنت، این توسعه نویدبخش ایجاد انقلابی در پروازهای کوتاه و میان‌برد را می‌دهد و جایگزینی پایدار برای هوانوردی سنتی با سوخت فسیلی خواهد بود.

به گفته پروفسور «توماس گرونستد» از دانشگاه چالمرز، اولین پروازهای تجاری هیدروژن در سوئد می‌تواند در اوایل سال ۲۰۲۸ انجام شود. گرونستد، که همچنین هدایت هواپیما را بر عهده دارد، گفت: «اگر همه‌چیز خوب پیش برود، تجاری‌سازی پرواز هیدروژن اکنون می‌تواند بسیار سریع انجام شود.»

مطالعه جدید نشان می‌دهد هواپیماهای مجهز به سلول‌های سوختی هیدروژنی می‌توانند انتشار کربن از هواپیماهای کوچک را کاهش دهند و به طور بالقوه راه را برای جت‌های هیدروژنی هموار کنند. از آغاز سال جاری، هواپیماهای کوچک مجهز به سلول‌های سوختی هیدروژنی اولین پروازهای آزمایشی خود را بر فراز سواحل غربی ایالات متحده و حومه انگلستان انجام داده اند. استارتاپ‌های هوانوردی ZeroAvia و Universal Hydrogen اکنون ادعا می‌کنند که هواپیمای جدید آنها در اوایل سال ۲۰۲۵ آماده پرواز تجاری خواهد بود.

این در حالی است که یک تحلیل جدید نشان می‌دهد که اگر این فناوری بتواند عملیاتی باشد، این قابلیت را دارد تا شدت انتشار گازهای گلخانه‌ای را برای هواپیماهای خاص کاهش دهد ‌و به طور بالقوه زمینه‌ای برای کربن‌زدایی بخش‌های وسیع‌تری از بازار جهانی هوانوردی فراهم کند. به گزارش شورای بین‌المللی حمل و نقل پاک (ICCT)، یک اندیشکده غیرانتفاعی، مقاوم‌سازی یک هواپیمای ملخی با سلول‌های سوختی و مخازن هیدروژن مایع منجر به کاهش تقریبا ۹۰ درصدی در انتشار گزارهای گلخانه‌ای در مقایسه با هواپیماهای اصلی می‌شود. در گزارش مذکور البته ‌فرض بر این است که هیدروژن فقط با استفاده از برق تجدیدپذیر ساخته می‌شود، نه با سوخت‌های فسیلی، روشی که امروزه اکثریت قریب به اتفاق هیدروژن تولید می‌شود.

سلول‌های سوختی تا حدودی مانند باتری ‌کار می‌کنند. در هواپیما، هیدروژن به سیستم پیل سوختی جریان می‌یابد و یک واکنش الکتروشیمیایی را تحریک می‌کند که الکتریسیته تولید می‌کند. این به نوبه خود موتورهای الکتریکی را به حرکت در می‌آورد و پروانه‌ها را می‌چرخاند. اما سلول‌های سوختی نمی‌توانند نیروی کافی را برای حمل هواپیماهای بزرگ و مسافت طولانی که مسئول عمده انتشار دی‌اکسید کربن هوانوردی هستند، تولید کنند.

در عوض، این فناوری احتمالاً محدود به هواپیماهای مسافربری کوتاه‌مدت و توربوپراپ خواهد بود که می‌توانند تقریباً ۵۰ تا ۶۰ مسافر را در خود جای دهند و تنها چند صد مایل پرواز کنند، مانند فاصله بین شهر نیویورک تا واشنگتن دی سی. با این حال، کارشناسان می‌گویند سلول‌های سوختی می‌توانند راه را برای مدل‌های هیدروژنی بزرگ‌تر و قدرتمندتر، از جمله جت‌های بالقوه با موتورهای احتراقی که هیدروژن مایع را می‌سوزانند، هموار کنند. ایرباس و بوئینگ، دو سازنده برتر هواپیما در جهان، هر دو در حال توسعه فناوری‌های هیدروژنی هستند، زیرا صنعت هوایی با فشار فزاینده عمومی برای رسیدگی به تغییرات آب و هوایی مواجه است.

«یورگوس ماویس»، مهندس هوافضا و محقق مستقر در برلین در این رابطه گفت: «می‌توان گفت که چه‌بسا باید به آینده هواپیماهای هیدروژنی امیدوار بود. با این همه، مسیر در این زمینه تا حد زیادی پر دست‌انداز است که البته برای هر فناوری جدید امری کاملا عادی و قابل‌پیش‌بینی است.»

بر اساس گزارش آژانس بین‌المللی انرژی، در سراسر جهان، سفرهای هوایی تجاری بیش از ۲ درصد از انتشار دی اکسید کربن مرتبط با انرژی را تشکیل می‌دهند. این رقم در سال‌های آینده افزایش می‌یابد زیرا هواپیماهای آلاینده بیشتر شده و مسافران بیشتری را به آسمان می‌فرستند. در کوتاه مدت، خطوط هوایی و سازندگان هواپیما با طراحی موتورهای با سوخت کارآمدتر، برق‌رسانی به عملیات زمینی و افزایش استفاده از «سوخت هوانوردی پایدار» در تلاش برای مهار انتشار گازهای گلخانه ای هستند. با این حال، کارشناسان این متد را کافی نمی‌دانند. «پل ارمنکو»، یکی از بنیانگذاران و مدیرعامل شرکت یونیورسال هیدروژن، شرکتی که در تلاش برای تبدیل پرواز تجاری با نیروی هیدروژن به یک واقعیت کوتاه مدت است، در این رابطه عنوان کرد: «یک راه نسبتا ساده برای حل مشکل انتشار کربن صنعت هوانوردی وجود دارد. سوخت‌های پایدار امروزی واقعاً آنقدرها هم پایدار نیستند و هواپیماهای برقی، اگرچه از نظر تئوری عالی هستند، مقیاس مناسبی برای اجرایی شدن ندارند. این یک انتخاب واضح برای ما باقی می‌گذارد: هیدروژن!»

اگرچه سوخت‌های گیاهی و ضایعاتی می‌توانند تمیزتر از سوخت‌های مبتنی بر نفت تولید شوند، اما همچنان هنگام سوختن در موتورها دی اکسید کربن منتشر می‌کنند. هیدروژن این کار را نمی کند و به همین دلیل است که شرکت‌های هواپیمایی و تولید‌کنندگان امروزه به تلاش‌ها برای توسعه هواپیماهای مبتنی بر هیدروژن می‌پیوندند. سلول‌های سوختی، به ویژه، اکسیدهای نیتروژن مضر یا ذرات ریز تولید نمی‌کنند، زیرا سوخت را نمی‌سوزانند و در نتیجه یکی از جایگزین‌های بی‌بدیل برای آینده صنعت هوایی به نظر می‌رسند.

هیدروژن، به ویژه انواع «سبز» آن، هزینه ساخت و خرید سیار بیشتری از نفت سفید معمولی دارد. با این حال، از آنجایی که سیستم‌های پیل‌سوختی بسیار کارآمدتر از موتورها هستند، هواپیماها برای پرواز نیازی به مصرف سوخت زیادی ندارند. «گری اسنایدر»، پژوهشگر حوزه انرژی در این رابطه به «کنری مدیا» گفت: «این مسئله می‌تواند انقلابی در صنعت هوایی ایجاد کند. هزینه‌های حوزه انرژی بی‌تردید از این مسئله تاثیر می‌گیرند و می‌توانیم طی آینده نزدیک شاهد انقلابی در عرصه هوانوردی باشیم.»