Είτε κάποιος πιστεύει, είτε δεν πιστεύει στην “Κλιματική Αλλαγή” (με την έννοια που της δίνουν οι ακτιβιστές), το γεγονός είναι ένα:
ΤΟ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟ ΤΕΛΕΙΩΝΕΙ.
Μπορεί το τέλος να πήρε κάποια αναβολή εξαιτίας της πανδημίας, είτε επειδή μεγάλο μέρος των αναγκών καλύπτεται τώρα από το φυσικό αέριο, είτε ακόμη από το γεγονός ότι τώρα εξορύσσεται πετρέλαιο και με μεθόδους αμφιλεγόμενες, πανάκριβες και περιβαλλοντικά βλαβερές και επικίνδυνες (βλέπε σχιστόλιθος), όμως η πραγματικότητα παραμένει ότι για να συνεχιστεί ο τεχνολογικός πολιτισμός με την μορφή που τον ξέρουμε σήμερα, πρέπει να βρεθούν μέθοδοι κίνησης απαλλαγμένες από το πετρέλαιο και τα παράγωγά του.
Στις αερομεταφορές κυρίως που το πρόβλημα είναι ιδιαίτερα έντονο, η πιό πρόσφορη λύση για μικρές αποστάσεις και μικρό αριθμό επιβατών είναι οι ηλεκτρικοί κινητήρες. Όμως όπως έχω αναλύσει παλαιότερα, για μεγάλες αποστάσεις και μεγάλα φορτία ο ηλεκτρισμός δεν ενδείκνυται.
Βλέπε : (https://kokkiniklostidemeni.com/2021/03/14/example-post-3/)
Διάφορες αεροναυπηγικές εταιρείες επομένως, αναζητούν άλλες εναλλακτές ενεργειακές πηγές. Μία από τις πιθανές λύσεις είναι η χρήση του Υδρογόνου σαν καύσιμο με οξειδωτικό τον αέρα του περιβάλλοντος. Την λύση αυτή αποφάσισε να μελετήσει η Airbus, όπως ανακοίνωσε πρόσφατα (τον περασμένο Σεπτέμβριο). Ας έχουμε υπόψη ότι το υδρογόνο στα αεροσκάφη θα πρέπει να βρίσκεται σε υγρή και όχι σε αέρια μορφή. Έτσι αυξάνεται η θερμογόνος δύναμη του καυσίμου, η ενέργεια δηλαδή που θα αποδώσει ανά κυβικό μέτρο. Ή πιό απλά : Στον ίδιο όγκο μπορούμε να αποθηκεύσουμε περισσότερο καύσιμο!
Υδρογόνο λοιπόν! Αλλά γιατί;
Το υδρογόνο σαν καύσιμο σε συνδυασμό με τον ατμοσφαιρικό αέρα, έχει σαφή πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλα καύσιμα. Τα κυριότερα:
- Έχει μηδενικές εκπομπές Διοξειδίου του Άνθρακα (CO2) και σχεδόν μηδενικές εκπομπές Οξειδίων του Αζώτου (NOX).
- Δεν χρειάζονται νέοι αεροκινητήρες Οι υπάρχοντες μπορούν να ρυθμιστούν ώστε να λειτουργούν με καύσιμο Υδρογόνο.
- Η αναλογία καυσίμου-αέρα, μπορεί να κυμανθεί σε μεγάλη γκάμα τιμών με μικρές μεταβολές στην απόδοση. Έτσι μπορούμε να έχουμε φτωχό μείγμα (δηλαδή μείγμα με αέρα πολύ περισσότερο από όσο χρειάζεται το καύσιμο) με αποτέλεσμα μικρές εκπομπές NOX .
- Έχει μεγάλη θερμοκρασία αυτανάφλεξης. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει η δυνατότητα μεγαλύτερου λόγου συμπίεσης πράγμα που έχει σαν αποτέλεσμα καλύτερη θερμική απόδοση ή αλλιώς λιγότερες θερμικές απώλειες.
Θα αναρωτηθεί βεβαίως κάποιος : Υπάρχει εμπειρία; Η απάντηση είναι, βεβαίως και υπάρχει!
Ας μην ξεχνάμε ότι ο πρώτος κινητήρας εσωτερικής καύσεως ήταν κινητήρας Υδρογόνου-Οξυγόνου (πριν τους κινητήρες βενζίνης)! Εφευρέτης ο Γαλλοελβετός Francois Isaac de Rivaz που τον παρουσίασε ήδη από το 1807! (https://group.mercedes-benz.com/company/tradition/company-history/forerunners-to-the-automobile.html και το όχημα, στον σύνδεσμο https://web.itu.edu.tr/celikmuhamm/bil103/company/webpage.html )
Εξ άλλου, το 1988 οι Ρώσοι κατασκεύασαν το Tupolev Tu-155 με κινητήρες που λειτουργούσαν με Υδρογόνο αλλά και με φυσικό αέριο. Πραγματοποίησαν 100 επιτυχείς δοκιμαστικές πτήσεις και μετά αποθήκευσαν το αεροσκάφος επ’ αόριστον, για άγνωστους λόγους, αν και μάλλον λόγω προβλημάτων αποθήκευσης του καυσίμου. Οι δεξαμενές έπιαναν πολύ χώρο!
Η πραγματική όμως εμπειρία προέρχεται από την κατασκευή των πυραυλωθητήρων υγρών καυσίμων!
Ποιά όμως είναι τα τεχνολογικά και άλλα προβλήματα που πρέπει να επιλυθούν; Για να μπορούν αυτά τα αεροσκάφη να εκτελέσουν την αποστολή τους πρέπει να λυθούν αρκετά προβλήματα, από τα οποία τα λιγότερα είναι τα τεχνικά.
- Κατά την γνώμη μου το σοβαρότερο είναι η βιομηχανική παρασκευή του υδρογόνου! Αν η προσπάθεια επιτύχει, πολλά από τα διυλιστήρια πρέπει να μετατραπούν σε εργοστάσια παρασκευής υδρογόνου. Για να γίνει αυτό απαιτείται η σύμπραξη κρατών και εταιρειών. Στην Ελλάδα γίνεται προσπάθεια κατασκευής τέτοιου εργοστασίου στην Κοζάνη (πχ, https://ypodomes.com/sta-skaria-to-neo-ergostasio-paragogis-ydrogonoy-stin-kozani-ti-tha-perilamvanei-i-ependysi-ton-60-ekat-eyro/)
- Ένα ακόμη πρόβλημα είναι ότι η θερμοκρασία υγροποίησης του υδρογόνου είναι 20.28°K, δηλαδή −252.87°C. Μια συνήθης θερμοκρασία αποθήκευσης είναι -257°C. Εξυπακούεται λοιπόν ότι απαιτούνται κρυογονικές εγκαταστάσεις, τόσο στα αεροδρόμια όσο και στα αεροσκάφη. Στα αεροσκάφη η παροχή προς τον κινητήρα θα απαιτήσει ιδιαίτερες κατασκευές των σωληνώσεων και επιπλέον ηλεκτρική ενέργεια.
- Παρόμοια, το υγρό υδρογόνο είναι εξαιρετικά πτητικό και εύφλεκτο. Απαιτούνται στεγανές και θερμικά μονωμένες δεξαμενές μακρυά από τον θάλαμο επιβατών.
- Τέλος, οι δεξαμενές είναι ογκώδεις και δεν μπορούν να τοποθετηθούν στις πτέρυγες όπως έχουμε συνηθίσει.
- Σημείωση : Μία λύση που μελετάται είναι η αποθήκευση του υδρογόνου υπό τύπον χημικής ένωσης (σαν παράδειγμα η αμμωνία σε κάθε της μόριο έχει «εγκλωβισμένα» 3 άτομα υδρογώνου NH3) ή σε μικροδομές. Το θέμα μέχρι τώρα μελετάται και παρά το γεγονός ότι οι Κινέζοι έχουν ανακοινώσει ότι έχουν βρει λύση, τίποτα δεν είναι σίγουρο ακόμη.
Ποιός είναι ο σχεδιασμός της Airbus:
Η εταιρία προτίθεται να δοκιμάσει αεροκινητήρες υδρογόνου και παραγωγή ηλεκτρισμού από κυψέλες υδρογόνου. Τρεις σχεδιάσεις είναι υπό μελέτη:
Εικόνα 1 : Μία λεπτή κατασκευή με δύο κινητήρες Turboprop και οκτάκωπες πτέρυγες με την δεξαμενή να βρίσκεται πίσω από τον θάλαμο των επιβατών. Θα μεταφέρει μέχρι 100 επιβάτες σε αποστάσεις μέχρι 1000 μίλια.
Εικόνα 2. Μία λεπτή επίσης κατασκευή με δύο κινητήρες Turbofan. Στόχος 120-200 επιβάτες για πάνω από 2000 μίλια. Παρατηρούμε τις λεπτές και εύκαμπτες πτέρυγες οι οποίες δεν θα έχουν δεξαμενές καυσίμου.
Εικόνα 3. Μία κατασκευή που προσομοιάζει με ιπτάμενη πτέρυγα με επιπλέον φτερά. Προβλέπονται δύο κινητήρες Turbofan για μεταφορά άνω των 200 επιβατών. Η συγκεκριμένη κατασκευή διαθέτει αρκετό χώρο για να δοκιμαστούν διάφορες αρχιτεκτονικές λύσεις για την τοποθέτηση επιβατών και δεξαμενών.
Ο προγραμματισμός προβλέπει ολοκλήρωση της μηχανολογικής μελέτης το 2025, ώστε μετά να κατασκευαστούν τα πρωτότυπα και να αρχίσουν οι δοκιμές για ολοκλήρωση της σχεδίασης και προετοιμασία της βιομηχανικής παραγωγής. Το πρώτο ολοκληρωμένο αεροσκάφος υπολογίζουν ότι θα πετάξει μετά το 2035. Δεν έχουμε παρά να περιμένουμε να δούμε αν η προσπάθεια θα επιτύχει.
Δημήτριος Κατελούζος
Αύγουστος 2024
Σας Καλωσορίζουμε! 