Когда десять лет назад пионер авиации Бертран Пикар возглавил широко разрекламированный кругосветный перелет на самолете, работающем на солнечном свете, это повысило осведомленность об изменении климата, но не сулило большой революции в сфере авиаперевозок.
Теперь 66-летний швейцарский путешественник, создатель Solar Impulse, стремится к более экологичным коммерческим полетам, на этот раз с использованием жидкого водорода.
Во время семинара на Атлантическом побережье Франции Пикар и его партнеры оповестили общественность о развитии проекта Climate Impulse, начатого в феврале прошлого года.
Задача: совершить на двухместном самолете кругосветное путешествие без остановок, в течение девяти дней на топливе, известном как «зеленый водород», который выделяется из молекул воды с использованием возобновляемой электроэнергии в процессе, называемом электролизом.
Команда Climate Impulse, в число спонсоров которой входят Airbus и научный инкубатор Syensqo (произносится “наука-ко”), созданный бельгийской фармацевтической компанией Solvay, представила журналистам результаты своей годовой работы.
Саммит прошел в минувший четверг во французском Ле-Сабль-д’Олон, городке на берегу океана, более известном как место проведения кругосветного путешествия Vendee Globe – международной парусной регаты.
Журналисты были проинформированы в том, что первые испытательные полеты запланированы на 2026 год, а само кругосветное путешествие на 2028 год.
Самолет, изготовленный из легких композиционных материалов, отличается от планера программы полета на энергии солнечных батарей.
— Моя работа — быть первопроходцем, — заявил Пикар журналистам.
“Мы должны показать, что это возможно, и тогда это станет большим стимулом для других продолжать”.
Даже если проект окажется успешным, эксперты предполагают, что до запуска экологически чистого водородного двигателя для авиации в коммерческих масштабах, в лучшем случае, потребуются десятилетия. Вместе с тем, проект привлек десятки миллионов инвестиций, а команда испытателей, насчитывающая десятки сотрудников, растет.
По словам Рафаэля Динелли, инженера и второго пилота Climate Impulse, десять лет назад самолет на солнечных батареях был технологическим достижением, но его нельзя было масштабировать.
По его мнению, для размещения 100 пассажиров усовершенствованной версии Solar Impulse потребуются крылья с солнечными панелями и размахом полета до 300 метров.
Кроме того, самолет, летавший в 2015 году, совершил 14 остановок во время своего кругосветного путешествия.
Цель Climate Impulse более амбициозная. Самолету на водороде необходимо будет взлететь без посторонней помощи, пролететь около 40 000 километров вокруг Земли вдоль экватора с небольшой скоростью около 200 километров в час и вернуться в исходную точку без дозаправки в воздухе.
Остановок на земле вообще не предусмотрено.
Технология залучается в том, что управляемый выброс жидкого водорода из сверхизолированных резервуаров под крыльями самолета приводит к его нагреванию до состояния газа, что немного напоминает то, как водяной пар под давлением приводил в действие паровые двигатели 19-го века.
Но вместо механической работы в паровом двигателе энергия от испарения водорода поступает в мембрану топливного элемента, который питает самолет.
Поскольку это водород, единственным источником выбросов будет водяной пар.
Тем ни менее, сторонние эксперты предупреждают, что воздействие на окружающую среду таких “инверсионных следов” из водяного пара в реальном или крупномасштабном сценарии остается неизвестным.
В мире продолжается активный поиск альтернативы углеродному топливу, чтобы сделать авиаперелеты более безопасными, поскольку, по данным Международного энергетического агентства, на долю этого топлива приходится около 2% глобальных выбросов углекислого газа, удерживающего тепло.
Водород используется в полетах на протяжении десятилетий, но в виде газа, а не жидкости.
Для расширения масштабов использования жидкого водорода потребуется время.
Ископаемые виды топлива, которые дешевле и эффективнее, по-прежнему производят большую часть незеленого водорода сегодня.
И хотя, многие страны хотят производить больше экологически чистого водорода, они лимитированы существующими возможностями генерации электроэнергии.
Возвращаясь к проекту Climate Impulse, следует уточнить, что за последний год команда изготовила каркас кабины пилота, приступила к изготовлению лонжерона крыла и доработала внутренние компоненты, которые включают в себя поворотные сиденья, двухъярусную кровать и тренажер, похожий на велотренажер, для улучшения кровообращения двух пилотов, которым в течение девяти дней будет тесно в маленьком самолете, и к тому же, в условиях нехватки кислорода.
В 2025 году запланированы испытания топливных элементов и двигательных установок, чтобы выяснить, смогут ли электромотор, пропеллер и аккумуляторы работать на начальном этапе полета на полностью электрическом топливе.
По мнению Рафаэля Динелли, самая сложная часть заключается в регулировании расхода жидкого водорода, чтобы обеспечить эффективное потребление на максимально возможном расстоянии.
Еще одна проблема: жидкий водород должен храниться при температуре близкой к минус 253 градуса по Цельсию, или почти при абсолютном нуле, что предъявляет повышенные требования к конструкции резервуара, особенно с учетом того, что жидкий водород легко воспламеняется, и любая утечка может привести к катастрофическим последствиям.
Показательно, что жидкий водород до сих пор, пожалуй, был наиболее известен как топливо для запуска ракет в космос.
Самолетостроительный гигант Airbus называет водород важным “связующим звеном” в своем стремлении вывести на рынок коммерческие самолеты с низким уровнем выбросов углекислого газа к 2035 году и приводит оценки, согласно которым водород может вдвое сократить выбросы углекислого газа в авиации.
В то же время, очевидно, что использование электричества в самолетах значительно отстает от внедрения электромобилей на земле.
— У нас еще не было ”момента Теслы» в авиации, — поясняет Нихил Сачдева, руководитель консалтинговой фирмы Roland Berger, которая не имеет отношения к проекту.
“Водород потенциально может стать таковым для авиации, поэтому стоит экспериментировать”.
При этом, инженер не скрывает, что использовать сверххолодный жидкий водород «чрезвычайно сложно, и небезопасно».
В этом смысле, судоходная отрасль имеет огромные преимущества перед авиацией, где судовые двигатели на водороде и на аккумуляторах – отнюдь не фантастика.
