航空業正在尋找一種方法來減少飛行所造成的碳排放已不是什麼秘密。除了環保原因,如越來越多的航空公司加入國際航空碳減排計劃(CORSIA),也跟未來地球石油資源日近枯竭有關。雖然全球石油儲量似乎還可以再開採一百年,然而越到後期,油井的開採成本將越來越高(如大慶油田到了後期,抽上來的液體90%都是水),因此越來越多的公司正在開發出更加環保的噴氣燃料產品,其中就包括氫動力方案。
最早的氫動力方案基本集中於氫電池,然而氫電池太重了。同時,電力驅動的發動機功率不如傳統石油燃料的渦噴或渦扇發動機。因此,氫電池驅動的電力飛機體型都很小。但可喜的是,許多公司現在都以解決這一問題為己任,投入到研發中去。其中也包括歐洲的主要飛機製造商-空客公司。
9月21日,空中巴士公司最近公布了三款氫動力飛機的方案,預計這些飛機將於2035年飛上天空。
空客提出的這三種設計方案將由改進型燃氣輪機發動機提供動力,這些發動機將燃燒液態氫作為燃料,而不是石油燃料,如航空煤油。此外,氫燃料電池將為氫動力渦輪機提供補充動力。
空客統稱「ZEROe」的這三架氫動力客機分別具有以下三種外形:
按照空客的設計,加長機翼的飛機採用渦輪風扇發動機驅動,預計將有超過3700公裡的航程,並將能夠攜帶120到200名乘客。燃氣渦輪發動機將被改裝為使用液態氫而非航空煤油,氫氣儲存在位於後部壓力艙壁後面的儲罐中。
渦槳客機方案將是一架100人座的飛機。同樣,它將採用改進的燃氣渦輪發動機,但目標是短途飛行,預計航程為1852公裡或更遠。
最具視覺衝擊力的翼身融合方案的這款飛機最多運送200名乘客,可進行多種燃料存儲和客艙布局配置。它的後部設有渦輪風扇陣列,預計可飛行3700多公裡。
空客強調,外形不同是因為每架飛機在液態氫存儲方法上略有不同。空客EVP工程公司的Jean-Brice Dumont在一份聲明中解釋說,「由於氫的體積能量密度與噴氣燃料不同,因此我們必須研究其他的存儲方式,以及和現有飛機不同的結構。這就意味著未來零排放飛機的視覺外觀將發生變化。」
空客公司零排放飛機副總裁格倫·勒維林(Glenn Llewellyn)說:「就在五年前,氫動力甚至還沒有作為一種可行的減排技術方案出現在我們的考慮範圍之內,但「來自其他運輸行業的令人信服的數據」引起了該公司的注意。 通用汽車、現代汽車和豐田等汽車製造商將氫動力汽車,特別是卡車納入了他們自己的計劃,以減少車隊對碳基燃料的依賴。
空客的氫動力發展路徑圖
為了實現他們2035年第一架零排放商用飛機的飛行目標,空客表示,他們期望在2025年啟動生產計劃,並在21世紀20年代末生產出一個全面的原型機。
據法新社報導,航空公司在世界二氧化碳排放量中所佔比例高達3%。法國和德國政府都已撥出數十億歐元用於無碳飛機的設計。
為了配合空客的氫燃料渦輪發動機客機的如期試飛,目前,歐洲首個氫基航空燃料商業工廠正在計劃建設中。該項目由Norsk e-Fuel領導,Norsk e-Fuel是由4家公司組成的財團,希望創建與現有基礎設施相適應的技術。該工廠將從2023年開始運營。
從現在起的短短三年內,該工廠將提供最大容量為1000萬升的氫基噴氣燃料。在接下來的三年中,Norsk e-Fuel將為商業航空生產1億升氫燃料。
雖然通用、普惠、羅·羅、CFM等航空發動機巨頭依然在研發新一代的石油燃料發動機,包括LEAP -X,PW1000G,同時波音和空客也基於這些發動機開發出更新型的民航客機,然而,我們不得不重視對手的長遠戰略。如果空客在氫燃料客機上取得成功,如機場氫燃料存儲和添加,氫燃料機上存儲的更高安全性,氫燃料渦輪發動機的更高燃燒效率以及批量化生產使成本降低,那麼氫燃料的零碳排放,超靜音,和廣泛的獲取性等優勢,必將幫助空客公司將其他對手甩在身後。
留給我們的問題是:C939,甚至C9X9也會是氫動力嗎?