Prvé lietadlá poháňané vodíkom úspešne vzlietajú. Tieto prototypy môžu otvoriť cestu vodíku v leteckej doprave.

Štúdia ukazuje, že lietadlá upravené vodíkovými palivovými článkami by mohli dramaticky znížiť emisie CO2 z malých lietadiel a potenciálne vytvoriť cestu pre vodíkové dopravné lietadlá.  

Niekoľko spoločností, vrátane ZeroAvia a Universal Hydrogen, z Kalifornie, od začiatku tohto roku uskutočnili prvé testovacie lety malých lietadiel vybavených vodíkovými palivovými článkami nad západným pobrežím USA. Tieto nové lietadlá sa plánujú uviesť do komerčnej prevádzky už v roku 2025. 

Podľa analýzy od Medzinárodnej rady pre čistú dopravu (ICCT), neziskovej skupiny pre ekologickú dopravu, by repasovanie vrtuľového lietadla s palivovými článkami a nádržami na kvapalný vodík mohlo spôsobiť takmer 90-percentné zníženie emisií CO2 počas celého životného cyklu lietadla v porovnaní s pôvodným typom lietadla. To však platí len v prípade, ak sa vodík vyrába výhradne z obnoviteľnej elektrickej energie, a nie zo fosílnych palív, ktoré sa dnes využívajú pri výrobe väčšiny vodíka. Výborným zdrojom vodíka sú napríklad solárne články.  

Palivové články fungujú podobne ako batérie. Na palubách lietadiel vodík prúdi do palivového článku a spúšťa elektrochemickú reakciu, ktorá produkuje elektrickú energiu, ktorá poháňa elektromotory a vrtule. Avšak bez technologického prielomu palivové články nedokážu vyprodukovať dostatok energie pre veľké dopravné lietadlá na dlhé trate, ktoré sú zodpovedné za väčšinu emisií oxidu uhličitého v letectve. 

Táto technológia bude pravdepodobne obmedzená na krátke trate, ktoré sú určené pre približne 50 až 60 pasažierov a môžu preletieť len niekoľko stoviek kilometrov, napríklad vzdialenosť od New Yorku do Washingtonu, tvoria dnes približne 1 percento celkovej dopravy cestujúcich na svetovej úrovni. 

Avšak odborníci tvrdia, že palivové články by mohli prispieť k rozvoju väčších a výkonnejších lietadiel na vodíkový pohon, vrátane potenciálnych lietadiel so spaľovacími motormi na kvapalný vodík. Obe najväčšie svetové spoločnosti v oblasti lietadiel, Airbus a Boeing, už vyvíjajú technológie na vodíkový pohon, pretože priemysel čelí stále väčšiemu verejnému tlaku, aby riešil klimatickú zmenu. 

Predstavenie testovacích lietadiel poháňaných vodíkom sa stane skúšobným terénom pre všeobecné používanie vodíka v letectve. Jayant Mukhopadhaya, letecký inžinier a výskumník pre ICCT so sídlom v Berlíne, uviedol pre portál Canary Media: „Ako to bude fungovať na letiskách, ako bude prebiehať tankovanie vodíkom, ako sa bude vodík dodávať, aké bezpečnostné obavy vzniknú - to všetko sú dôležité aspekty, ktoré budeme musieť zvážiť." 

Vzhľadom na to, že letecká doprava tvorí viac ako 2 percentá emisií CO2 z energetického sektora po celom svete, podľa Medzinárodnej energetickej agentúry, sa očakáva, že toto číslo v nasledujúcich rokoch ešte vzrastie s nárastom lietadiel na spaľovanie oleja a nárastom cestujúcich. 

Aby sa v blízkej budúcnosti obmedzili emisie, letecké spoločnosti a výrobcovia lietadiel sa snažia znížiť spotrebu paliva vývojom efektívnejších motorov, elektrifikáciou pozemných operácií a zvýšením používania trvalo udržateľných leteckých palív vyrobených z použitého oleja z varenia, lesných zvyškov, oxidu uhličitého a ďalších zdrojov. V minulom roku predstavovali alternatívne palivá menej než 0,1 percenta celkového objemu lietadiel využívaných hlavnými americkými leteckými spoločnosťami. 

Aj keď palivá z rastlín a odpadov môžu byť čistejšie pri výrobe než palivá na báze ropy, stále emitujú oxid uhličitý pri spaľovaní v motore. Vodík toto nerobí - to je dôvod, prečo sa letecké spoločnosti a výrobcovia lietadiel snažia vyvinúť lietadlá na vodíkový pohon. Palivové články, najmä, neprodukujú škodlivé dusíkaté oxidy ani jemné častice, pretože nezapaľujú palivo. 

Prekvapujúce vplyv energetickej účinnosti na cenu paliva. "To bolo niečo, s čím sme nepočítali," povedal Mukhopadhaya. 

Vývoj vodíkovej leteckej dopravy ZeroAvia a Universal Hydrogen, obidve so sídlom v Kalifornii, strávili prvú polovicu roku 2023 testovaním a demonštráciou niekoľkých prvých lietadiel poháňaných vodíkovými palivovými článkami na svete. 

V januári prvýkrát ZeroAvia spustila svoje 19-miestne prototypové lietadlo na letisko Cotswold, ktoré sa nachádza v blízkosti anglickej dedinky Kemble obklopenej farmami a pasúcimi sa ovcami. Modro-biele lietadlo Dornier 228 sa odvtedy vypravilo na desať letov, dosiahlo dôležité míľniky a umožnilo spoločnosti začať nasledujúcu fázu letových testov. 

ZeroAvia, ktorá získala viac než 140 miliónov dolárov od investorov vrátane United Airlines a American Airlines, prerobila jednu stranu svojho lietadla s dvojitým turbovrtuľovým motorom s palivovými článkami a batériami, ktoré dosiahnu maximálny výkon 600 kilowattov. Na druhej strane zostal olejový spaľovací motor. Počas šiestich mesiacov dosiahlo lietadlo maximálnu rýchlosť 150 uzlov, a vyletelo do výšky 5000 stôp. 

„Počas letových testov nevznikol žiadny problém s palivovým článkom," povedal v nedávnom telefonáte z hangáru na letisku Gabriele Teofili, vedúci oddelenia integrácie a testovania lietadla ZeroAvia, ktorý naklonil svoj prenosný počítač, aby ukázal prototyp za ním. Teofili povedal, že spoločnosť úspešne preukázala Britskému civilnému letectvu, že systém vodíkového elektrického systému sa správa tak, ako sa očakávalo, a že lietadlo má dolet na let do iného blízkeho letiska. ZeroAvia sa teraz pripravuje na začiatok svojich prvých preletov v Anglicku pred koncom tohto roka. Pracuje tiež na prerábke druhého regionálneho lietadla vo Washingtone v spolupráci s leteckou spoločnosťou Alaska Airlines. 

„Cieľom je preukázať, že to nie je len možné, ale je to bezpečné, spoľahlivé a ziskové," povedal Teofili o vodíkových lietadlách. Spoločnosť ZeroAvia plánuje odstrániť batérie a motory, ktoré používa počas testov, aby mohla dodávať konečné lietadlá poháňané len 1,8-megawattovým palivovým článkom. Spoločnosť tvrdí, že sú na dobrej ceste k začiatku komerčnej prevádzky v roku 2025 s lietadlami s 9 až 19 miestami a doletom takmer 500 km. 

Medzitým spoločnosť Universal Hydrogen hovorí, že postupuje ďalej s ešte väčším prerobeným turbovrtuľovým lietadlom. Spoločnosť získala 82,5 milióna dolárov od investorov, ako sú GE Aviation, American Airlines a kapitálové výdavky spoločností Airbus, JetBlue a Toyota. 

V marci spustil startup so sídlom v Los Angeles svoje prvé testovacie lietadlo z malého letiska v blízkosti Moses Lake vo Washingtone. Jeho 40-miestny prototyp Dash 8 má jeden pôvodný motor a 1,2-megawattový palivový článok a 800-kilowattový elektrický motor, bez batérií. 

Mark Cousin, hlavný technický pracovník spoločnosti Universal Hydrogen, povedal, že lietadlo odletelo celkovo deväťkrát, vrátane série ciest z Washingtonu do Mojave v Kalifornii, kde sa lietadlo teraz nachádza. Prototyp stúpal do výšky 10 000 stôp, dosiahol rýchlosť 170 uzlov a viac ako hodinu letel. Spoločnosť stále testuje kľúčové prvky vodíkového pohonu, vrátane chladenia systému, ktoré zabráni prehriatiu palivového článku - problém, ktorý môže obmedziť výkon a dolet tejto technológie. 

Obe spoločnosti, ZeroAvia aj Universal Hydrogen, počas letových testov používajú vodík vo forme plynu na pohon palivových článkov, aj keď plánujú neskôr použiť kvapalný vodík. Palivo je dnes menej dostupné, ale obsahuje viac energie na objemovom základe ako vodík vo forme plynu a môže byť skladované v menších a ľahších nádržiach na lietadle. 

Cousin povedal, že konečným cieľom spoločnosti je presvedčiť letecké spoločnosti a hlavných výrobcov lietadiel, že je možné vyvinúť potrebnú infraštruktúru pre lietadlá na spaľovanie vodíka. Spoločnosť Airbus napríklad vyvíja demonštračný motor na testovanie pohonu vodíkom v jednom zo svojich lietadiel A380. 

„Skutočným cieľom je demonštrovať nielen to, že môžeme lietať na vodík, ale tiež preukázať, že pohon vodíkom je životaschopným riešením pre krátke až stredné vzdialenosti,“ povedal Cousin. 

Zdroj: https://www.canarymedia.com/articles/air-travel/the-first-hydrogen-powered-planes-are-taking-flight