Universal Hydrogen использует резервуары с сухой плетеной углеродной преформой в рамках плана по декарбонизации авиации

Автор фотографии:Universal Hydrogen

Пол Еременко, бывший технический директор Airbus SE (Лейден, Нидерланды) и United Technologies Corp. (Фармингтон, Коннектикут, США), стал соучредителем компании Universal Hydrogen (Лос-Анджелес, Калифорния, США) для обеспечения инфраструктуры, необходимой для авиация на водороде. На авиаперелеты приходится примерно 2,5% мировых выбросов парниковых газов. Airbus и французское правительство объявили о планах решить эту проблему путем разработки первого декарбонизированного коммерческого самолета, который будет введен в эксплуатацию к 2035 году. Airbus анонсировал три предварительных проекта самолета, все из которых основаны на силовой установке на водородном топливе.

«На наш взгляд, ключевой проблемой является инфраструктура», - говорит технический директор Universal Hydrogen Дж. П. Кларк. «Вместо времени и затрат на строительство трубопроводов и специализированных систем транспортировки водорода мы хотим использовать существующую инфраструктуру контейнерных грузовых перевозок в сочетании с новыми эффективными технологиями, чтобы обеспечить решение с низкими капиталовложениями. Наши модули с двумя капсулами позволяют легко заполнять, транспортировать и загружать в самолет и намного легче, чем батареи. Этот подход также масштабируем. По мере роста спроса растет и сеть поставок, просто увеличивая количество модулей в обращении, но с низким барьером для входа ».

Переделка турбовинтовых самолетов

Компания планирует дать толчок рынку, переоборудовав двухтурбинные региональные самолеты ATR и Dash 8 на водородные двигатели на топливных элементах. В модуле с двумя капсулами, разработанном для этих самолетов, используются баллоны на 850 бар, изготовленные из многослойной, оптимизированной по весу, непрерывной углеродной плетеной заготовки над мембраной с низкой проницаемостью для хранения газообразного водорода под высоким давлением; или два металлических резервуара, изолированные, но не охлаждаемые активно, для транспортировки жидкого водорода. Размеры модулей рассчитаны таким образом, чтобы обеспечить дальность действия 400 морских миль с газом под высоким давлением и 550 морских миль с жидким водородом.

До трех модулей будут загружены в хвостовую часть фюзеляжа самолетов через служебный люк, немного расширенный в рамках модификации дополнительного сертификата типа (STC). Водород будет подаваться снаружи фюзеляжа в гондолы, каждая из которых заменяет турбовинтовой двигатель на 2-мегаваттную батарею топливных элементов, приводящую в действие электродвигатель для пропеллера, а также меньший двигатель для вспомогательной энергии. Топливные элементы используют водород в качестве топлива и выделяют только водяной пар, который собирается и сбрасывается в условиях полета, когда не образуются инверсионные следы, для минимального воздействия на окружающую среду. Система терморегулирования, включая радиатор на гондоле, будет охлаждать топливный элемент и двигатель.

Модернизация была разработана для поддержания летно-технических характеристик самолета в указанном выше диапазоне на газе или жидком топливе, но требует потери двух рядов сидений для размещения двухбаковых модулей. Задний камбуз также перемещается вперед, теряя еще два сиденья, в результате чего общая вместимость снижается на 40 пассажиров. Несмотря на это, по оценкам Universal Hydrogen, операционная экономика примерно не изменится с точки зрения затрат на доступное место на милю.

Несмотря на то, что водород в настоящее время дороже авиационного топлива, ожидается, что его стоимость снизится, поскольку объявлено и запланировано значительное увеличение производства. Еременко также оценивает как минимум 25% сокращение затрат на техническое обслуживание и капитальный ремонт силового агрегата на топливных элементах с электрическим приводом по сравнению с двигателем внутреннего сгорания.

Бизнес-модель, сроки и партнеры

Universal Hydrogen планирует предложить водородные топливные модули и комплект дооснащения для переоборудования самолетов Dash 8 и ATR с целью ввода в эксплуатацию в 2024 году. Еременко описал субсидирование перехода на водород для региональных перевозчиков, по сути предлагая «низкую конверсию в бесплатную» в обмен на долгосрочный контракт на водородное топливо.

После этого начального этапа компания планирует выпустить свои планы конверсии в виде проекта с открытым исходным кодом, который может быть изменен разработчиками небольших самолетов, от городской воздушной мобильности до рынка пригородных самолетов. Компания планирует сотрудничать с OEM-производителями региональных и более крупных транспортных самолетов, от ATR и De Havilland Canada до Boeing и Airbus, чтобы снизить риски, связанные с переходом на водород.

Universal Hydrogen приближается к завершению проекта и рассчитывает провести демонстрацию силового агрегата и топливных модулей к 2021 году. После этого будут проведены экспериментальные летные испытания, а затем сертификация. Параллельно компания расширит свою сеть логистики водорода и разработает систему производства топливных модулей. На данный момент его основатели и партнеры самостоятельно финансируют его на сумму около 5 миллионов долларов. По его оценкам, для получения первых доходов потребуется около 300 миллионов долларов.

Несмотря на то, что Universal Hydrogen сосредоточится на обеспечении питания самолетов с помощью водородных топливных элементов, те же топливные модули могут также использоваться для питания самолетов, которые сжигают водород в модифицированных реактивных двигателях. По словам бывшего генерального директора Airbus Тома Эндерса, консультирующего стартап, бывшего генерального директора Airbus Тома Эндерса, цель компании состоит в том, чтобы обеспечить подавляющее большинство рейсов во всем мире и предложить узкофюзеляжные самолеты средней дальности.