Thế giới chuẩn bị sử dụng thương mại hydro lỏng trong ngành hàng không

Universal Hydrogen, công ty đầu tiên trên thế giới bay thử nghiệm máy bay chở khách chạy bằng hydro lớn nhất thế giới, đã bắt đầu thử nghiệm các mô-đun nhiên liệu thay thế hydro lỏng. Loại nhiên liệu này dự kiến ​​sẽ mở rộng đáng kể phạm vi hoạt động của máy bay chở khách thân thiện với môi trường vào năm 2026.


Việc khử cacbon trong ngành hàng không không phải là một nhiệm vụ dễ dàng và thách thức nằm ở chỗ cần phải đóng gói càng nhiều năng lượng vào dạng nhẹ nhất càng tốt. Và rất khó cạnh tranh được với nhiên liệu hàng không trong vấn đề này. Các phiên bản chạy điện cũng khó có thể giải quyết được vấn đề, đặc biệt với mức độ phát triển của hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin. Nhưng gần đây chủ đề về hydro đang dần có đà phát triển.


Ở giai đoạn này, hydro thường được sử dụng trên tàu dưới dạng khí nén và sau đó đi qua pin nhiên liệu để cung cấp năng lượng cho cánh quạt điện. Khí H2 có thể cung cấp gần gấp đôi tầm hoạt động của máy bay so với pin. Và điều này đương nhiên mở ra cơ hội cho các chuyến bay trong khu vực, chặng ngắn, không phát thải.

Universal đã đạt được một số thành công trong lĩnh vực này. Năm ngoái, công ty đã bay chiếc máy bay chạy bằng pin nhiên liệu hydro lớn nhất từng được chế tạo. Tuy nhiên, việc sử dụng khí hydro gây ra một số điều chỉnh - các nhà khai thác hàng không sẽ phải giảm đáng kể số chỗ ngồi.

Ví dụ, thông thường Dash-8 có thể chứa tới 56 hành khách, nhưng ở phiên bản hydro thân thiện với môi trường, 16 chỗ ngồi sẽ phải bị bỏ đi. Nhưng phạm vi bay của một chiếc máy bay như vậy sẽ là 460 dặm (740 km). Và giải pháp như vậy, theo đại diện của Universal, có thể bao phủ khoảng 75% các đường bay thường được phục vụ bởi các máy bay hạng này.


Nhưng có vẻ như họ sẽ không dừng lại ở đó mà đang tự tin “bước” theo hướng hydro lỏng đông lạnh. Thách thức chính để đạt được phạm vi phủ sóng 100% chuyến bay cho máy bay trong khu vực là khả năng lưu trữ loại nhiên liệu này ở nhiệt độ cực thấp, dưới 20 K (-253 C), để giữ nó ở pha lỏng và ngăn không cho nó sôi.

Phải nói rằng các động cơ hàng không sử dụng hydro lỏng đã tụt hậu so với động cơ sử dụng khí hydro vài năm và mới rời khỏi giai đoạn nghiên cứu. Mới tháng 2 năm ngoái, HXNUMXFly đã hoàn thành chuyến bay có người lái đầu tiên trên thế giới của Pipistrel Taurus, một chiếc máy bay hai lối đi chạy bằng hydro lỏng.

Sau đó, dựa trên kết quả của các chuyến bay thử nghiệm, công ty đã báo cáo rằng việc chuyển đổi sang chất lỏng H2 trên thực tế đã tăng gấp đôi phạm vi bay của máy bay so với những gì nó có thể đạt được khi sử dụng khí nén, vì vậy tiềm năng, như người ta nói, là “trong tầm mắt”.

Universal Hydrogen đã làm việc một thời gian để phát triển hệ thống nhiên liệu hydro lỏng mô-đun ở quy mô phù hợp với hệ thống đẩy loại megawatt dành cho máy bay chở khách hạng trung như Dash-8 và ATR-72. Nhìn bề ngoài, nó trông giống hệt như một container hàng hóa hàng không thông thường. Nó có thể được đổ đầy tại cơ sở mặt đất, sau đó được chất lên và lấy ra khỏi máy bay để tiếp nhiên liệu bằng cách sử dụng cùng một thiết bị thường được sử dụng để chất hàng hóa.

Mỗi mô-đun nhiên liệu hydro lỏng có công suất khoảng 200 kg (441 lb), kết hợp với bình chứa cách nhiệt chân không hai vách. Mỗi chiếc còn có một hệ thống trao đổi nhiệt tích hợp lấy chất làm mát nóng từ động cơ điện và sử dụng nó để làm bay hơi chất lỏng H2. Điều này chuyển đổi nhiên liệu thành dạng khí có thể truyền qua pin nhiên liệu.

Ngoài ra, hệ thống thoát khí thải và phát hiện rò rỉ cũng được trang bị để đảm bảo an toàn.


Mỗi mô-đun này, được đặt trong một chiếc ATR-72 đã được chuyển đổi, cung cấp phạm vi bay lên tới 575 dặm (khoảng 926 km). Và ngày nọ
Universal thông báo rằng lần đầu tiên họ đã kết nối mô-đun H2 lỏng với cơ sở thử nghiệm trên mặt đất Iron Bird, cơ sở này có chức năng tương đương với hệ thống đẩy Lightning McClean. Toàn bộ phạm vi thử nghiệm chuyến bay đã được thực hiện thành công với nguồn điện liên tục được cung cấp trong một giờ bốn mươi phút.



Universal có kế hoạch trang bị hệ thống này cho các chuyến bay chở khách thương mại vào năm 2026. Tuy nhiên, họ có thể đi trước họ. Một công ty khởi nghiệp hàng đầu khác trong lĩnh vực này, ZeroAvia, cũng đang nỗ lực đưa mọi thứ lên một tầm cao mới. Họ đang đặt mục tiêu tăng phạm vi hoạt động của máy bay lên 40% so với những gì H2 lỏng có thể mang lại.