Авиация является одной из отраслей, которая сейчас активно ищет пути для достижения устойчивого развития к 2050 году. Концепция устойчивого развития подразумевает не просто переход на более экологичные или углеродно-нейтральные источники энергии, а разумное осуществление этого перехода без вреда для других отраслей и образа жизни человека. Однако, одной из главных проблем, с которой сталкиваются ученые и лидеры отрасли, является выбор экологически чистого топлива. Филипп Анселл, аэрокосмический инженер из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейн, провел обширное исследование различных вариантов топлива и сравнил их эффективность.
Анселл рассмотрел более 300 исследовательских проектов из разных областей, чтобы найти наилучшие решения для авиации. Он учел различные факторы, такие как влияние на летно-технические характеристики самолетов, расход топлива, выбросы, стоимость, масштабируемость, требования к ресурсам и земле, а также социальное воздействие.
Среди ключевых энергоносителей, которые Анселл выделил, были: синтетический керосин из биореактивного сырья, жидкий водород, аммиак, сжиженный природный газ, этанол, метанол и аккумуляторные электрические системы. Каждый из этих вариантов был сравнен с традиционным авиационным турбинным топливом, полученным из ископаемого топлива.
«Давайте посмотрим правде в глаза: если мы хотим сделать это в больших масштабах, нам нужны все три основных компонента экологического, экономического и социального вклада, чтобы сделать этот энергоноситель устойчивым, и каждый участник цепочки создания стоимости видит проблемы по-своему», — говорит Анселл.
«Поскольку затраты на производство и инфраструктуру, необходимые для внедрения альтернативного источника топлива, значительны, люди думают, что мы можем выбрать только один, причем крупнейшими претендентами являются биореактивное топливо и водород», — сказал Анселл. «Но выбор не должен быть взаимоисключающим. Например, мы можем использовать водород для производства синтетического авиационного топлива, например, по пути преобразования энергии в жидкость, или использовать биомассу для производства водорода».
Анселл признал, что это не то, чем он обычно занимается, но его научные интересы в области проектирования самолетов и аэродинамики должны учитывать источник энергии для полёта самолёта. Таким образом, для любого топлива из биологических источников, Анселлу пришлось учитывать влияние для сельскохозяйственных культур.
«Я опирался на многие наблюдения, особенно по вопросу изменения землепользования», - сказал он. «Это зависит от каждого конкретного случая. Проведение широкой оценки не дает должного, потому что изменения в землепользовании зависят от местоположения».
Анселл пришел к выводу, что нет универсального решения, и каждый из этих энергоносителей имеет свои преимущества и недостатки. Например, синтетический керосин из биореактивного сырья может быть более экологически чистым, но может создавать стресс для сельскохозяйственных культур. Водород и аккумуляторные электрические системы также имеют потенциал, но требуют дальнейшего исследования и развития.
«Около восьми лет назад я понял, что аккумуляторные системы — это универсальное решение, однако технологическая проблема оказалась непреодолимой. Проблему массы и объема, необходимых для батарей, слишком сложно решить. Я думаю, мои предубеждения были вызваны тем фактом, что Я изучаю водород уже долгое время и думаю, что у него есть реальный потенциал».
«Технологические проблемы, связанные с водородом, вполне разрешимы. И я могу сказать это с уверенностью, потому что примеры уже есть».
Он упомянул Ту-155, самолет коммерческого масштаба, который в 1980-х годах летал в бывшем Советском Союзе на жидком водороде. Еще раньше экспериментальные исследования проводились НАСА. Анселл считает, что для масштабной реализации потребуется немного больше времени, но это выполнимо.
Важно отметить, что Анселл уже работал с водородом и аккумуляторными системами в течение нескольких лет, и его исследования позволяют ему быть объективным и обладать всей необходимой информацией для принятия решений.
«Возможно, нам следует использовать свои сильные стороны. США имеют один из крупнейших в мире сельскохозяйственных секторов. У нас может быть больше земли, чем в Европе, которую можно выделить для разработки сырья, которое можно использовать для производства различных видов биореактивного топлива. или пути производства водорода. Напротив, Европа имеет обширную сеть чистой энергетики и поэтому проводит большую работу в области электролитического производства водорода».
Таким образом, выбор экологически чистого топлива для авиации остается сложной задачей, требующей дальнейших исследований и сотрудничества между учеными, инженерами и лидерами отрасли. В конечном итоге, только совместными усилиями мы сможем привести авиацию в соответствие с концепцией устойчивого развития к 2050 году.
Благодарю за чтение! Если понравилась статья, то предлагаю подписаться, будет ещё много таких. Есть мысли по предмету статьи и не только - приглашаю в комментарии. Также, если интересно, можете ознакомиться со страницами нашего проекта на других платформах, ссылки найдёте в описании канала. Кроме того, у меня есть страница на сервисе поддержки авторов Бусти, просто сообщаю, поддержка - дело добровольное, ссылка так же в описании канала.
Источник:
Филип Дж. Анселл, Обзор устойчивых энергоносителей для авиации: преимущества, проблемы и будущая жизнеспособность (Phillip J. Ansell, Review of sustainable energy carriers for aviation: Benefits, challenges, and future viability), Progress in Aerospace Sciences (2023 г.). DOI: 10.1016/j.paerosci.2023.100919
