به گزارش تجارت‌نیوز، بعضی کارشناسان معتقدند، هیدروژن اغلب به عنوان سوختی برای آینده در نظر گرفته می‌شود، اما در مجموع، پذیرش آن ممکن است زودتر از آنچه بسیاری فکر می‌کنند اتفاق بیوفتد.

به گزارش flightglobal، مشکلات ناشی از استفاده‌ از سوخت‌های فسیلی، گریبان اکثر صنایع جهان را گرفته. بطوریکه اکنون صنعت هوانوردی را به تغییر سوخت هواپیماها وا داشته است. سوال این است، چرا سوخت هیدروژن، تنها راه مناسب برای کربن‌زدایی بخش هوانوردی است؟

هیدروژن؛ سوختی در دسترس در صنعت هوانوردی؟

با توجه به برخی از بخش‌های این صنعت، هیدروژن به عنوان سوخت برای حمل و نقل هوایی یک چشم‌انداز دور از دسترس است. اما حقیقت این است که اگر با یک هواپیمای توربوپراپ، با استفاده از موتور توربین گازی و کار بصورت منطقه‌ای شروع کنید، استفاده از هیدروژن مشروط بر اینکه صنعت به سرعت توسعه خود را دنبال کند باید در کمتر از یک دهه امکان‌پذیر باشد.

احتراق مستقیم هیدروژن مایع، تنها راه حل واقعی برای کربن‌زدایی کوتاه مدت هوانوردی است.

امکان دارد این جمله جسورانه به نظر برسد، اما اگر می‌خواهید تعداد قابل توجهی از مسافران را در مسیرهای منطقه‌ای جابه‌جا کنید، سایر جایگزین‌ها عملی نیستند. برای مثال برق خالص را در نظر بگیرید. در اینجا برد یک هواپیما به شدت توسط چگالی توان تکنولوژی باتری امروزی محدود شده است.

حتی با سرعت پیشرفت فعلی، آنها نمی‌توانند یک توربوپراپ منطقه ای ۷۰ نفره را برای دهه‌های آینده تامین کنند. پیل‌های سوختی هیدروژنی، اگرچه انتشار صفر دارند، اما معایب خاص خود را دارند که عمدتاً وزن و گرما هستند.

این تغییر رویکرد چه تفاوتی ایجاد می‌کند؟

یک پیشرانه متشکل از سلول‌های سوختی و یک موتور الکتریکی، به علاوه تمام اجزای اضافی مورد نیاز، به اصطلاح تعادل نیروگاه، در حال حاضر حدود ۱۰ برابر بیشتر از یک توربین گاز مدرن معمولی وزن دارد.

حتی خوش‌بینانه‌ترین سناریوهای کاهش وزن نشان می‌دهد که وزن یک سیستم پیل سوختی، سه برابر سنگین‌تر از یک موتور معمولی خواهد بود.

با این حال، گرما موضوعی چالشی و اساسی است. در حالی که پیل‌های سوختی در مقیاس ایده‌آل می‌توانند به بازدهی ۶۰ درصد برسند، هنوز هم حدود ۴۰ درصد گرمای اضافی را ارائه می‌کنند که به نوعی باید دفع شود.

متأسفانه، پیل‌های سوختی در دماهای پایین یعنی حدود ۸۰ درجه سانتیگراد (۱۷۶ درجه فارنهایت) گرما تولید می‌کنند. این امر باعث می‌شود سلول‌های سوختی برای نیروگاه‌های سیکل ترکیبی که گرما و برق را برای جوامع فراهم می‌کنند ایده‌آل باشند.

با این حال، در هوانوردی، گرمای با دمای پایین به سطح بسیار وسیعی برای خنک‌سازی نیاز دارد. این موضوع طراحی آیرودینامیکی هواپیماهای پیل سوختی را به چالش می‌کشد.

کاربرد هیدروژن خالص

تعداد کمی از مردم می‌دانند که توربین‌های گازی می‌توانند با هیدروژن خالص کار کنند.

آزمایش‌های ناسا در اواخر دهه ۱۹۵۰ این فناوری را ثابت کرد و در اواخر سال‌های حیات اتحاد جماهیر شوروی، یک هواپیمای مسافربری Tupolev Tu-۱۵۵ به هواپیمایی مبدل شد که بخشی از آن با هیدروژن کار می‌کرد.

منتقدان به انتشار اکسید نیتروژن (NOx) از توربین‌های گازی اشاره می‌کنند. در حالی که یک سلول سوختی بدون انتشار NOx است. اگر از هیدروژن به جای سوخت جت استفاده شود، NOx هنوز محصول فرآیند احتراق است، اما این مشکل در بخش‌های دیگر حل شده است.

در نیروگاه‌های گازی، انتشار NOx به میزان ۳۰ درصد در طول دهه‌های گذشته کاهش یافته است. در حالی که این تلاش تاکنون به هوانوردی منتقل نشده است، کارشناسان بر این باورند که با استفاده از انرژی هیدروژن، کاهش در چنین مقیاسی در توربین‌های گازی نیز امکان‌پذیر است.

اصلی‌ترین نقطه ضعف

نقطه ضعف اصلی هیدروژن ذخیره‌سازی است. در حالی که چگالی توان به وزن بالایی دارد، که آن را برای حمل و نقل هوایی بهینه می‌کند، از طرفی هم چگالی توان به حجم پایینی دارد.

بنابراین، مخازن ذخیره‌سازی باید به طور قابل توجهی بزرگتر از سوخت جت باشند، مگر اینکه هیدروژن فشرده یا خنک شود تا حالت برودتی داشته باشد.

انجماد سریع

ذخیره‌سازی برودتی عملی‌ترین راه حل به نظر می‌رسد، اگرچه هنوز نیاز به سرمایه‌گذاری عمده برای توسعه مخازن مناسب هوانوردی، سیستم توزیع سوخت و وسیله‌ای برای گرم کردن هیدروژن به حالت احتراق دارد.

علاوه بر این، زیرساخت‌های مورد نیاز برای رساندن هیدروژن به فرودگاه‌ها نیز باید مورد توجه قرار گیرد. اگر اماکن سوختی که در دسترس است به یک یا دو مکان محدود شود ، تبلیغ هواپیماهای هیدروژنی بی‌فایده است.

در نهایت، درک عمومی در مورد خطرات هیدروژن یعنی فاکتور هیندنبورگ، باید برطرف شود. اتوبوس‌ها، قطارها و کامیون‌های هیدروژنی هم‌اکنون در شهرهای سرتاسر جهان به‌خوبی کار می‌کنند.

اگر طراحی به درستی انجام شود، یک سیستم ذخیره‌سازی هیدروژن در واقع ایمن‌تر از مخازن سوخت نفت سفید مشابه خواهد بود. حتی در صورت پارگی مخزن، خطر بسیار کمتری را برای مسافران ایجاد می‌کند.

بنابراین، در حالی که چالش‌هایی برای پذیرش هیدروژن باقی مانده است، هیچ یک غیرقابل حل نیستند. اگر این صنعت از تاثیرات تکنولوژی بهره بگیرد، ممکن است زودتر از آنچه فکر می‌کنید این امر اتفاق بیفتد.

مهم‌ترین اخبار حوزه اقتصاد سبز را در صفحه اقتصاد سبز تجارت‌نیوز بخوانید.