เชื้อเพลิงไฮโดรเจน สามารถเปลี่ยนวิธีการทำงานของเครื่องบิน

การเปลี่ยนไปใช้ เชื้อเพลิงไฮโดรเจน นจะหมายถึงการคิดใหม่เกี่ยวกับการออกแบบเครื่องบินอย่างมาก การทดสอบ Airbus แห่งอนาคตจะช่วยให้ผู้เชี่ยวชาญได้เรียนรู้เพิ่มเติม

การทดสอบแอร์บัสซึ่งกำหนดไว้สำหรับปี 2026 จะเกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์ที่ห้าที่ด้านหลังของ A380 แอร์บัส

เมื่อเดือนที่แล้ว แอร์บัสได้ประกาศแผนการที่จะยกเครื่องเครื่องบินโดยสาร A380 โดยเพิ่มเครื่องยนต์สันดาปไฮโดรเจนเพิ่มเติมที่ด้านนอกของเครื่องบินและติดตั้งอุปกรณ์ตรวจสอบ ด้วยการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว บริษัทจะสามารถทดสอบเที่ยวบินที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนในสภาพการใช้งานจริงได้  

การย้ายครั้งนี้เป็นส่วนหนึ่งของ เป้าหมายอุตสาหกรรมที่กว้างขึ้นในการเข้าถึงการปล่อยคาร์บอนสุทธิเป็นศูนย์ภายในปี 2593 การเดินทางทางอากาศของผู้โดยสารมีส่วนสนับสนุนที่เพิ่มมากขึ้นต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ โดยคิดเป็นร้อยละ 3 ของการปล่อยคาร์บอนทั่วโลกในปี 2564 ในขณะที่บินน้อยลงและลงทุนอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เครื่องบินสามารถช่วยลดการปล่อยมลพิษได้ เทคโนโลยีใหม่ ๆ น่าจะจำเป็นเพื่อให้เป็นศูนย์สุทธิ

วิธีแก้ปัญหาอื่นๆ เช่น แท็กซี่อากาศที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่และเชื้อเพลิงการบินที่ยั่งยืนอาจช่วยลดการปล่อยมลพิษได้ แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไฮโดรเจนอาจเป็นหนึ่งในเส้นทางหลักที่มุ่งสู่การเป็นศูนย์สุทธิ เนื่องจากสามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม ตั้งแต่การกระโดดในระดับภูมิภาคที่สั้นกว่าไปจนถึงระยะยาว เที่ยวบินที่มีเครื่องบินขนาดใหญ่ เชื้อเพลิงไฮโดรเจน

Amanda Simpson รองประธานฝ่ายวิจัยและเทคโนโลยีของ Airbus Americas กล่าว เดิมเครื่องบินลำนี้ใช้สำหรับการรับรองทั้ง A380 ดั้งเดิมและเครื่องยนต์สำหรับ A350 ตอนนี้ Airbus วางแผนที่จะปรับเปลี่ยนโดยเพิ่มเครื่องยนต์พิเศษที่ด้านบนซึ่งจะเผาผลาญไฮโดรเจนแทนเชื้อเพลิงเครื่องบินไอพ่นแบบเดิม

A380 เป็นเครื่องบินโดยสารที่ใหญ่ที่สุดที่ให้บริการ ทำให้มีพื้นที่เหลือเฟือในการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจสอบ เช่นเดียวกับการจัดเก็บไฮโดรเจนเหลว 400 กิโลกรัม (880 ปอนด์) ที่เครื่องบินจะบรรทุกขึ้นเครื่องเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิง (แอร์บัสประกาศในปี 2019 ว่าจะหยุดผลิต A380 เนื่องจากอุตสาหกรรมมุ่งสู่เครื่องบินโดยสารสองเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงมากขึ้น)

ตำแหน่งของเครื่องยนต์นี้ ที่ด้านบนสุดของเครื่องบินและด้านหลัง ด้านหน้าของหาง มีความสำคัญมาก Simpson กล่าว เนื่องจากแยกออกจากเครื่องยนต์สี่ตัวบนปีกที่จะเผาผลาญเชื้อเพลิงเครื่องบินไอพ่นแบบเดิม แอร์บัสจึงสามารถบินเครื่องบินอีกลำที่อยู่ด้านหลังเครื่อง A380 ในเที่ยวบินและสุ่มตัวอย่างเฉพาะการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเท่านั้น

การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการเผาไหม้ไฮโดรเจนในสภาพอากาศจริงเป็นหนึ่งในเป้าหมายหลักของโครงการทดสอบนี้ ซิมป์สันกล่าว ในขณะที่การเผาไหม้ไฮโดรเจนเหลวไม่ได้ผลิต CO2 ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีปริมาณมากที่สุด นักวิจัยยังคงกระตือรือร้นที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากเที่ยวบินที่ใช้พลังงานไฮโดรเจน เครื่องยนต์ไฮโดรเจนยังคงผลิตไนตรัสออกไซด์ซึ่งเป็นมลพิษทั่วไป รวมทั้งไอน้ำซึ่งทำหน้าที่เป็นก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศ

เครื่องยนต์ทดสอบนี้จะช่วยให้แอร์บัสได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการเผาไหม้ไฮโดรเจนในเที่ยวบินให้ดีที่สุด นักวิจัยสามารถเปลี่ยนสภาพการทำงานของเครื่องยนต์ เช่น อัตราส่วนเชื้อเพลิงต่ออากาศที่เผาไหม้ และอุณหภูมิที่เครื่องยนต์ทำงาน เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการจ่ายพลังงานให้เครื่องบินที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

ในท้ายที่สุด การทดสอบเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของแผนโดยรวมสำหรับแอร์บัสที่จะให้บริการเครื่องบินปลอดมลพิษภายในปี 2578 ซิมป์สันกล่าว เพื่อให้เป็นไปตามเส้นตายนั้น การตัดสินใจด้านการออกแบบที่สำคัญจะต้องทำประมาณปี 2026 ซึ่งเป็นปีเดียวกับที่ยานทดสอบนี้คาดว่าจะขึ้นสู่ท้องฟ้า

แม้ว่าการเผาไหม้ด้วยไฮโดรเจนเป็นหนึ่งในความเป็นไปได้หลักสำหรับเครื่องบินลำดังกล่าว แต่ก็ยังมีโอกาสที่แอร์บัสจะเลือกเทคโนโลยีอื่น ซิมป์สันอธิบาย ตัวอย่างเช่น แทนที่จะเผาไฮโดรเจน มันสามารถรวมกับออกซิเจนเพื่อผลิตไฟฟ้าในเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ผู้ผลิตยานยนต์อย่างToyotaและDaimlerกำลังทำงานเพื่อพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์ และ Simpson กล่าวว่า Airbus กำลังพิจารณาเทคโนโลยีนี้ หรือระบบไฮบริดที่มีทั้งเซลล์เชื้อเพลิงและเครื่องยนต์สันดาป  

การออกแบบเครื่องบินที่เครื่องยนต์เหล่านี้อาจติดอยู่นั้นยังคงดำเนินการอยู่เช่นกัน ปีที่แล้วแอร์บัสเปิดเผย การออกแบบที่เป็นไปได้ ที่แตกต่างกันสามแบบสำหรับเครื่องบินที่ใช้พลังงานไฮโดรเจน ได้แก่ เครื่องบินแบบตั้งพื้น เครื่องบินเจ็ตขนาดเล็กประจำภูมิภาค และเครื่องบินต้นแบบที่มีรูปร่างที่แตกต่างจากเครื่องบินพาณิชย์ส่วนใหญ่ในปัจจุบัน เป็นลำตัวปีกผสม

การออกแบบในช่วงนี้บ่งบอกถึงอนาคตของเครื่องบินพลังงานไฮโดรเจน เช่นเดียวกับความท้าทายที่สำคัญอย่างหนึ่งของเครื่องบินที่ใช้พลังงานไฮโดรเจน นั่นคือ การจัดเก็บเชื้อเพลิง Jayant Mukhopadhaya นักวิเคราะห์จากสภาการขนส่งสะอาดระหว่างประเทศกล่าว

ไฮโดรเจนมีความหนาแน่นน้อยกว่าเชื้อเพลิงเครื่องบินไอพ่นแบบเดิมมาก แม้ว่าจะถูกอัดที่แรงดันสูงก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบปริมาณเชื้อเพลิงเครื่องบินไอพ่นและไฮโดรเจนที่จำเป็นในการผลิตพลังงานเดียวกัน ไฮโดรเจนใช้พื้นที่มากกว่าอย่างน้อยประมาณสี่เท่า 

โปรโตคอลการจัดเก็บก็แตกต่างกันเช่นกัน ในเครื่องบินส่วนใหญ่ทุกวันนี้ เชื้อเพลิงเจ็ทอาศัยอยู่ในปีก อย่างไรก็ตาม ไฮโดรเจนจะต้องถูกกักเก็บไว้ที่ความดันสูงและอุณหภูมิต่ำ ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะเก็บไว้ในถังทรงกระบอกขนาดใหญ่กว่า รถถังเหล่านี้ไม่สามารถพอดีกับปีกของเครื่องบินแบบดั้งเดิมได้ แต่จำเป็นต้องอยู่ในร่างกายแทน ปริมาตรของไฮโดรเจนที่จำเป็นในการเติมเชื้อเพลิงให้เครื่องบินสามารถจำกัดพื้นที่ที่เหลือได้อย่างมาก โดยลดความจุผู้โดยสารลงหนึ่งในสามหรือมากกว่านั้น

ไฮโดรเจนต้องใช้วิธีการกักเก็บที่แตกต่างจากเชื้อเพลิงเจ็ททั่วไป แอร์บัส

เครื่องบินน่าจะต้องได้รับการออกแบบใหม่ทั้งหมดเพื่อให้พอดีกับไฮโดรเจนภายใน หนึ่งในเครื่องบินต้นแบบที่แอร์บัสเปิดเผยเมื่อปีที่แล้วคือการออกแบบตัวถัง แบบปีกผสม เป็นตัวอย่างหนึ่งของโครงสร้างแบบที่จะใช้พื้นที่สำหรับเก็บเชื้อเพลิงได้ดีกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โมเดลนี้อาจมีประโยชน์อื่นๆ มากกว่าการออกแบบเครื่องบินแบบดั้งเดิม เช่น การเพิ่มประสิทธิภาพแอโรไดนามิก 10 เปอร์เซ็นต์หรือมากกว่านั้น Simpson กล่าว

Mukhopadhaya กล่าว การทดลองรูปทรงใหม่ทั้งหมดอาจไม่เกิดขึ้นเร็วพอสำหรับเครื่องบินที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนลำแรก ดังนั้นบริษัทต่างๆ จึงอาจต้องปรับปรุงการออกแบบที่มีอยู่เดิมเพื่อบรรทุกเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในถังขนาดใหญ่ แต่ในที่สุด การเผาไหม้ไฮโดรเจนสามารถกำหนดสิ่งที่เราคิดว่าเป็นเครื่องบินได้

ในขณะที่เครื่องบินใหม่เหล่านี้สามารถยกเครื่องอุตสาหกรรมได้ แม้แต่การออกแบบที่คุ้นเคยมากกว่าสองแบบที่ Airbus ปล่อยออกมาก็อาจส่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อการบิน—เครื่องบินเจ็ตขนาดเล็กประจำภูมิภาคและเครื่องบิน prop ร่วมกันจะสามารถให้บริการได้ประมาณหนึ่งในสามของจำนวนผู้โดยสารทั้งหมดที่บินในวันนี้ ตามการวิเคราะห์ของ ICCT ล่าสุดที่ Mukhopadhaya ร่วมเขียน

ยังมีความท้าทายที่สำคัญในการใช้เครื่องบินเผาไหม้ไฮโดรเจน ซึ่งรวมถึงโครงสร้างพื้นฐานด้านเชื้อเพลิงที่จำกัด ต้นทุนที่สูงขึ้น และความกังวลเกี่ยวกับความยั่งยืนของอุปทานไฮโดรเจน และเที่ยวบินที่ยาวขึ้นบนเครื่องบินขนาดใหญ่อาจใช้เวลานานกว่าในการเปลี่ยนไปใช้ไฮโดรเจน เนื่องจากพื้นที่บนเครื่องบินมีจำกัดสำหรับเชื้อเพลิง

แต่การทดสอบเครื่องยนต์ที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนในสภาพการบินจริงอาจเป็นก้าวสำคัญในการทำให้เทคโนโลยีถูกต้องตามกฎหมาย และอาจทำให้การบินเข้าใกล้การปล่อยมลพิษเป็นศูนย์มากขึ้นไปอีกขั้น สำหรับตอนนี้ เราจะต้องรอถึงปี 2026 เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมจากการทดสอบเที่ยวบิน A380 ของแอร์บัส 

o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o

ดูเรื่องราวคอมอื่นๆ คลิ๊ก

Thank credit สมัครเว็บตรง