Do letadel nastupuje vodík

Letoun A380 demonstruje plnění letadla vodíkem
Foto: ArianeGroup

Loňský rok přinesl do leteckého průmyslu celou plejádu atraktivních novinek. O americkém vojenském bombardéru, který má letos poprvé vzlétnout, jsme referovali zde.

K velkým posunům dochází i v civilním leteckém průmyslu v Evropě. Například ArianeGroup podepsala smlouvu s Airbusem na poskytování infrastruktury pro letadla napájená kapalným vodíkem.

Airbus má ambiciózní program

ArianeGroup tak hodlá podpořit vodíkový demonstrační program Airbusu, který má začít v polovině tohoto desetiletí. Jeho cílem je otestovat prototyp letadla na vodíkový pohon na zemi i ve vzduchu v rámci přípravy na start letadla s nulovými emisemi, který je plánován na rok 2035. Letadlo A380 bude použito jako létající zkušebna.

ArianeGroup byla vybrána společností Airbus na základě předložené koncepce konstrukce a provozu pozemního tankovacího systému k plnění a vypouštění kapalného vodíku z nádrží A380. Celkový systém bude vyvinut týmy ArianeGroup ve Vernonu (Francie) a bude instalován v závodě Airbusu v Toulouse.

„Rozhodnutí Airbusu je vyjádřením důvěry v půlstoletí zkušeností s pohonem na kapalný vodík pro rakety Ariane,“ řekl André-Hubert Roussel, generální ředitel ArianeGroup.

Jako hlavní dodavatel nosných raket Ariane 5 a 6 používá ArianeGroup kapalný vodík již více než 40 let. Kromě toho společnost přináší osvědčené postupy do vesmírného testování a údržby – jejich testovací centrum Vernon je největším vodíkovým testovacím centrem v Evropě.

Tento nový projekt navazuje na úspěšnou spolupráci mezi ArianeGroup a Airbus, jež začala projektem Hyperion. Společnosti Airbus a ArianeGroup v současnosti projednávají další plány na podporu a urychlení technologického rozvoje letadel s nulovými emisemi.

Avio Aero povede evropský projekt

GE Aerospace a další výrobci již léta pracují na hledání způsobů, jak dekarbonizovat letecký průmysl. Slibnou cestou se jeví vývoj hybridních elektrických motorů, které kombinují energii leteckého paliva s menším množstvím emisí a menší údržbou a hlučností. Je to technologie, která je kompatibilní s udržitelným leteckým palivem a novými technologiemi motorů, jejichž cílem je také snížit emise uhlíku.

NASA a GE už před časem zveřejnily plán na vývoj integrovaného hybridního elektrického pohonu a poté se k tomuto projektu připojil Boeing. Nyní oznámila firma Avio Aero, což je součást společnosti GE Aerospace, že povede demonstrační projekt, částečně financovaný společným podnikem Clean Aviation a Evropskou komisí, s cílem dosáhnout pokroku ve vývoji hybridního elektrického pohonu s vodíkovými palivovými články. Konsorcium získá na projekt AMBER plánovaný na čtyři roky asi 34 milionů eur.

„Musíme si uvědomit, že bude existovat řada různých řešení, nikoli pouze jediné,“ říká Luca Bedon, vedoucí pokročilých technologií ve společnosti Avio Aero. Během příštích čtyř let povede výzkumné úsilí 21členného konsorcia k testům pozemního zařízení, které kombinuje elektrický motor poháněný vodíkovými palivovými články doplňujícími výkon tradičního motoru s plynovou turbínou.

Konsorcium vedené společností Avio Aero zahrnuje celkem 21 členů z celé Evropy včetně evropské sítě univerzit a výzkumných a vývojových center společnosti Avio Aero. Na vývoji motoru, vrtule a elektrických pohonných systémů se budou podílet i další evropská pracoviště GE Aerospace, a to mimo jiné v České republice, Německu, Polsku, Turecku a Velké Británii.

Připomeňme, že vodík, nejrozšířenější prvek ve vesmíru, neprodukuje při spalování žádné emise oxidu uhličitého. Ale problémy spojené s jeho používáním jako leteckého paliva jsou skličující. Například i při skladování v tekuté formě by v letadle zabíral hodně místa, což znamená, že by se musela snížit kapacita cestujících.

Ale vodík má jednu velkou přednost: má velmi vysokou specifickou energii, což znamená, že produkuje hodně energie. Má třikrát větší specifickou energii než benzín. To může vysvětlovat, proč vodík zaznamenal určitý úspěch v nákladní dopravě, která potřebuje více energie než osobní. V letectví jsou systémy vodíkových palivových článků slibné u regionálních a malých letadel.

„Důvodem, proč investujeme do této technologie, je fakt, že systémy palivových článků mají potenciál uložit podstatně více energie, než kolik se může uložit do baterie,“ říká Luca Bedon.

V současnosti má Avio Aero a jeho partneři za úkol vyvinout demonstrační letoun, který byl předvedl, jak se sníží emise díky paralelnímu hybridnímu elektrickému systému. „Kombinací elektrické energie a tepelné energie získáte extrémně účinný pohonný systém, který dokáže snížit emise, a umožní tak rychlejší cestu k čisté nule,“ říká Bedon.

V úvahu se však musí vzít také emise produkované při samotné výrobě vodíku. Vodíkové palivové články jsou ve svém výstupu ultračisté. Vodík však lze vyrobit několika různými způsoby (z nichž každý produkuje odlišné množství uhlíkových emisí): například pomocí zemního plynu nebo elektřiny vyrobené od uhlí přes jadernou nebo větrnou a solární energii.

Projekt, který se jmenuje AMBER, bude zahrnovat německou společnost H2FLY, která pro tento podnik vyvíjí palivové články. Avio Aero pro tento projekt upraví svůj stávající turbovrtulový motor Catalyst pro integraci s hybridním systémem. Cílem je vyrábět vodík z čistých zdrojů a k pohonu elektromotoru využívat energeticky „husté“ vodíkové palivové články.

AMBER se zaměří na integraci hybridních elektrických komponent – včetně motorgenerátoru, měničů a přenosových soustav – s palivovými články.

Hlavní ambicí Clean Aviation je podpořit zásadní změnu ve výkonnosti letadel radikálním zvýšením efektivity. U letů na kratší vzdálenost je cílem zlepšení o nejméně 50 % ve srovnání s dnešním letem.

Konsorcium vedené společností Avio Aero zahrnuje celkem 21 členů z celé Evropy včetně evropské sítě univerzit a výzkumných a vývojových center společnosti Avio Aero. Na vývoji motoru, vrtule a elektrických pohonných systémů se budou podílet i další evropská pracoviště GE Aerospace, a to mimo jiné v České republice, Německu, Polsku, Turecku a Velké Británii.