هیدروژن به عنوان سوخت هواپیماها کاربردی می گردد - وبلاگ سارا

به گزارش وبلاگ سارا، با گذشت زمان، اتحادیه اروپا دستورالعمل های دقیق تری را برای جایگزینی انرژی های پاک و دوستدار محیط زیست وضع می نماید. به تازگی نیز با انتشار طرحی موسوم به استراتژی هیدروژن صنایع را متوجه نقشی نموده است که این عنصر می تواند در فعالیت های آینده ایفا نماید. صنعت هوایی از جمله این فعالیت هاست که جایگزینی سوخت پاک در آن سخت و نیازمند برنامه ریزی دقیق تری است.

این طور که پیداست، هیدروژن تجدیدپذیر نقشی اساسی در آینده صنعت در اروپا ایفا خواهد نمود. طبق تعهد، اتحادیه اروپا موظف است حداکثر تا سال 2050 میلادی (1429 خورشیدی)، گازهای گلخانه ای پراکنده شده از سوخت ها را کاهش دهد و به اصطلاح دارای صنایع کربن-خنثی باشد. توجه به این امر به ویژه در صنایع سختتر مانند صنعت هوایی اهمیت زیادی دارد و این موضوعی است که در استراتژی هیدروژن که به تازگی از سوی اتحادیه اروپا منتشر شده به آن اشاره شده است.

طی سال های اخیر به روشنی دیده می شود که الکتریسیته نقش پررنگی در مصرف انرژی در آینده و از جمله در اتحادیه اروپا ایفا خواهد نمود. در این زمینه پیشرفت باتری های آینده هم به عنوان یک عامل مؤثر شناخته می شود اما خوب است بدانیم تمام انرژی مورد احتیاج در آینده از این راه تأمین نخواهد شد. این طور که در استراتژی هیدروژن بیان شده، هیدروژن پتانسیل بالایی برای پر کردن خلاءهای موجود در زمینه کاهش استفاده از سوخت های فسیلی به ویژه در بخش های سخت صنعت حمل ونقل دارد.

این موضوع وقتی اهمیت بیش تری می یابد که بدانیم هم اکنون صنایع هوایی یکی از عوامل مؤثر در فراوری گازهای گلخانه ای در دنیا است. هرچند در هواپیماهای امروزی در جهت بازدهی بالای سامانه های پیشرانش کوشش شده اما هنوز انتشار گازهای گلخانه ای به میزانی است که باید به فکر راه های جایگزین برای فراوری پیشرانه باشیم. و قطعا از جمله مهم ترین راه های پیش رو، استفاده از سوخت های پاک مانند هیدروژن است. وسایلی که از هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می نمایند، تنها آب را به عنوان فرآورده های واکنش فراوری می نمایند که مزیت بالایی برای محیط زیست محسوب می شود.

• هیدروژن، سوختی پاک و هم اکنون ارزان

کاربرد هیدروژن در صنعت هوایی چیست؟

برای نمونه در صنعت هوانوردی، می توان هیدروژن را در پیل های سوختی به کار برد تا پیشرانش الکتریکی را راه اندازی کند و یا به طور مستقیم در توربین گازی مورد احتراق قرار بگیرد. علاوه بر این می توان از هیدروژن، الکتریسیته و کربن دی اکسید جداسازی شده برای فراوری سوخت های کربن-خنثی در هواگردها استفاده کرد.

گفتنی است که بیش تر هیدروژنی که امروزه فراوری می شود، حاصل تغییر متان از گاز طبیعی (به عنوان یک سوخت فسیلی) است و بنابراین باعث فراوری کربن دی اکسید می شود. در صورتی که هیدروژن تجدیدپذیر از فرآیند الکترولیزی به دست می آید که انرژی آن توسط الکتریسیته حاصل از سوخت های پاک مانند نور خورشید، باد یا دیگر منابع تجدیدپذیر تأمین می شود. هیدروژن پاک و هیدروژن سبز دیگر نام هایی است که به هیدروژن فراوری شده از این روش گفته می شود.

افق دید استراتژی هیدروژن

استراتژی هیدروژن افق دیدی را مشخص می نماید که در آن باید تا سال 2024 میلادی (1403 خورشیدی) حداقل الکترولیزگرهای شش گیگاواتی در کشورهای عضو اتحادیه اروپا نصب شود و این رقم باید تا 2030 به 40 گیگاوت برسد. این طرح بیان می نماید که در فاز دوم که از 2025 تا 2030 میلادی (1404 تا 1409 خورشیدی) خواهد بود، فراوری هیدروژن تجدیدپذیر، به 10 میلیون تن در سال خواهد رسید.

انتظار می رود که در این دوران رشد، فراوری هیدروژن تجدیدپذیر، از نظر مالی قابل رقابت با دیگر شکل های فراوری هیدروژن باشد. با این وجود در استراتژی هیدروژن تأکید می شود که هم چنان سیاست های پشتیبان برای رشد تقاضا در کاربردهای تازه مانند صنایع فولاد، باربری، راه آهن و بعضی از زمینه های حمل ونقل دریایی ضروری است.

در فاز سوم و از 2030 تا 2050 میلادی، فن آوری های فراوری هیدروژن تجدیدپذیر باید به بلوغ برسند. هیدروژن و نیز سوخت های مصنوعی بر پایه هیدروژن، باید بیش تر در صنایع سخت در زمینه کربن-زدایی مانند هوانوردی و صنایع دریایی کاربردی شود. اما از سویی فراوری الکتریسیته تجدیدپذیر نیز به شدت افزایش خواهد داشت زیرا تقریبا یک چهارم آن می تواند برای فراوری هیدروژن مورد احتیاج باشد.

نکته مثبت دیگر در زمینه استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت آن است که طبق پژوهش ها و آزمایش های اولیه، این نوع هواپیماها می توانند به اندازه هواپیماهای معمول سرعت داشته باشند و بیش از 100 مسافر را در هر پرواز تا هزاران کیلومتر جابه جا نمایند.

شرکت های هوایی عظیم، پیشگام در استفاده از هیدروژن

شرکت های هوایی از هم اکنون گام هایی در این زمینه برداشته اند. برای نمونه بویینگ مطالعات گسترده ای در این زمینه دارد و در سال 2008 (1387 خورشیدی) نخستین هواپیمای پیل سوختی را به پرواز درآورد.

ایرباس نیز هیدروژن را برای هواپیمای بدون انتشار گازهای گلخانه ای (انتشار-خنثی) خود که تا سال 2035 میلادی (1414 خورشیدی) می خواهد در بازار داشته باشد، کاربردی می داند. از جمله گزینه هایی که این شرکت پیش رو دارد می توان به استفاده از هیدروژن در پیل های سوختی برای کاربردهای غیرپیشرانشی مانند برق اضطراری و کمکی اشاره نمود. علاوه بر این به گفته ایرباس، به عنوان دیگر پتانسیل های بهره گیری از هیدروژن تجدیدپذیر، می توان پیل های سوختی پیشرانشی، احتراق مستقیم در موتورهای توربوفن و قطران نفت سفید مصنوعی را نام برد.

هم چنین مرکز هوافضای آلمان (DLR) در سال 2016 (1395 خورشیدی) نخستین هواپیمای چهارنفره هیدروژنی را با همکاری دانشگاه ULM و شرکت H2FLY آزمایش کرد. به نظر می رسد که اروپا با رهبری در بسیاری از فن آوری های هیدروژن محور، نقش پررنگی در آینده حمل ونقل سبز خواهد داشت. این طور که دکتر ژوزف کالو از مرکز هوافضای آلمان می گوید: اروپا [در زمینه حمل ونقل هیدروژن محور] بسیار جلوتر است. پروژه هایی در آمریکا و چین صورت گرفته است اما به اندازه ما پیشرفت نداشته اند.

علاوه بر استراتژی هیدروژن، کمیسیون اروپا میخواهد که در استراتژی تحرک پایدار و هوشمند خود نیز استفاده از هیدروژن در بخش حمل ونقل را مورد آنالیز قرار دهد؛ طرحی که قرار است تا سرانجام سال جاری ارائه شود. این طرح بخشی از معامله سبز اروپا است که در دی ماه گذشته منتشر شد و شامل یک ابتکار عمل (موسوم به ReFuel EU Aviation) برای تقویت عرضه و تقاضا در زمینه سوخت های پایدار هوایی نیز هست. انتظار می رود که استراتژی تحرک پایدار و هوشمند، در پاییز سال جاری ارائه شود.

هرچند هنوز چالش های بسیاری پیش روست اما اگر دانشمندان بتوانند به راه چاره های بهتری دست پیدا نمایند، باید گفت که آینده صنایع هوایی به مراتب سبزتر از امروز خواهد بود. به این ترتیب و با توجه دولت ها و سیاست گذاری ها به هیدروژن پاک، دور از انتظار نیست که پس از این شاهد برنامه ریزی شرکت های بیش تری برای استفاده از این پتانسیل باشیم. اقدامی که برای آینده یک ضرورت است.

عکس کاور از ایرباس

منابع: Aviation Week , Tech Xplore