Авиапромышленность Европы сталкивается с двойным вызовом: переходом на нулевые выбросы и возможностью возглавить эту революцию, сохраняя свои лидерские позиции в стратегическом секторе. Экологические риски высоки: авиация отвечает за 3,8 процента глобальных выбросов CO₂, и без немедленных действий эти цифры могут утроиться в ближайшие 25 лет, как указывают прогнозы Международной организации гражданской авиации (ICAO). Европейский зеленый курс ставит цель сократить выбросы транспорта на 90 процентов к 2050 году, однако времени остается мало. Одним из ключевых факторов для достижения этих целей становится внедрение самолетов на водородном топливе.
Использование водорода в авиации ограничено его природой: чтобы его использовать на борту, легчайший элемент на планете необходимо хранить в жидком виде при криогенных температурах (-253°C) и понадобятся новые, легкие, высокоэффективные баки. Это и является основным направлением проекта Overleaf, финансируемого европейскими фондами и координируемого Эммой Селесте Лопе Ретуэрто из Aciturri.
Лопе Ретуэрто подчеркивает, что главной задачей является увеличение объема хранимого водорода при контроле веса и затрат. После тестирования идеи хранения жидкого водорода и подтверждения жизнеспособности своего решения, следующим шагом станет преобразование этого процесса в практические решения, направленные на выход этих технологий на рынок в течение нескольких лет. Это поможет решить проблему нулевых выбросов в полетах, трансформировав водород в доступное топливо и соответствуя рекомендациям ЕС на 2050 год.
Водород обладает более низкой объемной энергетической плотностью, что обуславливает необходимость в большем объеме хранилищ топлива, чем в обычных самолетах. Лопе Ретуэрто поясняет, что необходимо увеличить объем хранения водорода в устройствах.
Ее поддерживает Роджер Гроувс из Технического университета Дельфта, который участвует в исследованиях. По его словам, для того чтобы водород стал эффективным топливом для крупномасштабной коммерческой авиации, команда работает над новым проектом хранения водорода, который нельзя разместить на текущих самолетах. Кроме того, необходима новая система распределения, чтобы предотвратить утечки водорода и потери эффективности. Поэтому разрабатывается новый тип датчиков для обнаружения утечек и обеспечения безопасности пассажиров.
Работы над проектом Overleaf достигли заключительной стадии с важными достижениями как в проектировании баков, так и в решении проблемы утечек жидкого водорода, сообщает Хорди Ренарт, доцент Университета Жироны, одного из исследовательских учреждений, участвующих в проекте. Он упоминает, что был разработан новый концепт бака с использованием новых материалов и новых производственных процессов, таких как аддитивное производство и автоматизированное размещение волокна.
С поддержкой партнеров проекта Aciturri и Aimen команда Ренарта внесла вклад в проектирование бака, проводя часть механического численного анализа методом конечных элементов. Это долгий процесс, направленный на соответствие как структурным требованиям, так и ограничениям, налагаемым производственным процессом. Ренарт добавляет, что работали также над дизайном геометрии, ориентаций и последовательностью слоев материалов внутренних и наружных баков, а также соединениями между ними и внешними опорами. Относительно проблемы утечек одной из главных задач было оценить проницаемость водорода через стенки бака. Он также сообщает о разработке инспекционных методов для обнаружения трещин с помощью микро-компьютерной рентгеновской томографии, что позволяет выявить потенциальные пути трещин, где может произойти утечка.
Создание нового дизайна бака представляет собой сложную задачу, которая могла бы не только сократить выбросы, но и привести к прорывам в других секторах. Лопе Ретуэрто объясняет, что разрабатываемая технология может оказать значительное влияние и в области железнодорожного транспорта, благодаря новым материалам, которые могут работать при -253° Цельсия. Новые датчики, предназначенные для работы в критических условиях, могут быть полезны и для других отраслей, а благодаря прогрессу в процессе автоматизированного размещения волокна уже можно представить новые приложения и в секторе телекоммуникаций, где углеродное волокно является основным.
Для ускорения начала эры водородной авиации европейским институтам необходимо проявить решительность, подчеркивает Кристина Хенц, менеджер по авиационной политике в организации Transport & Environment, которая участвовала в разработке регулирования ReFuelEU Aviation. Она отмечает, что Европейский Союз должен создать комплексную систему стимулов, четкие правила и соответствующие финансовые механизмы. Обязанности по синтетическому топливу должны исполняться с установленными штрафами за их несоответствие, а в то же время Чистая промышленная сделка может стать уникальной возможностью для создания реальной промышленной стратегии, которая будет способствовать электрокеросину и водороду.
Правительства европейских стран должны воспользоваться этой возможностью для использования неразработанного потенциала электрокеросина в поддержке декарбонизации авиационного сектора, продвижения перехода к чистым технологиям и создания зеленых рабочих мест в сфере, где Европа все еще является лидером, добавляет Хенц. Необходимо отметить, что рынок зеленых топлив в настоящее время в основном опирается на стартапы, которые значительно выиграют от поддержки крупных нефтяных компаний через контракты на откупку и/или прямые инвестиции. Поэтому существует необходимость в механизмах снижения рисков для решения уникальных проблем первых проектов, таких как предоставление низких процентных кредитов, гарантий по займам и механизмы разделения рисков.
Достижение экологических целей, установленных Зеленой сделкой для авиационного сектора, возможно, подтверждает Гроувс. Однако впереди еще много вызовов. По его словам, авиация является критически важной отраслью в плане безопасности. Любая новая технология требует обширной сертификации, поэтому внедрение решений в гражданские самолеты занимает время. Необходимо также пересмотреть топливные склады в аэропортах, что потребует значительных инвестиций. Путь уже определен, и теперь Европе предстоит решить, вести ли ей или идти в догонялки, утверждает Кристина Хенц.
Хенц заключает, что ЕС принимает меры в правильном направлении, однако ему все еще необходимо оказать более сильную поддержку синтетическим топливам на водородной основе, чтобы гарантировать, что разрабатываемые проекты дойдут до финального инвестиционного решения. Иначе это приведет к усложнению проблемы и снижению шансов авиации когда-либо достичь своих климатических целей.
