Учёные ищут варианты устойчивой энергетики для экологически чистой авиации
Специалисты в различных странах мира ищут ответ на вопрос, как сделать развитие авиации устойчивым к 2050 году. Основной проблемой здесь является выбор экологически чистого топлива. Инженер аэрокосмической отрасли из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейн, Фил Анселл (Phil Ansell), провёл инвентаризацию различных вариантов, чтобы на основе собранной информации оценить их. Он рассмотрел более 300 исследовательских проектов в этой области, чтобы сделать выводы и синтезировать идеи, которые смогут открыть путь к решению для устойчивого развития авиации.
Фил Анселл в своём исследовании сообщает, что появился ряд ключевых энергоносителей, среди которых есть варианты биореактивного топлива для синтетического керосина. Он также назвал способы преобразования энергии в жидкость для синтетического керосина, отметил сжиженный природный газ, аммиак, жидкий водород, метанол, аккумуляторы, этанол. Все эти варианты он сравнивал по эффективности с традиционным турбинным топливом для авиации, которое получают из ископаемого топлива.
Для каждого из видов альтернативного топлива Анселл учитывал такие факторы, как влияние свойств этих видов топлива на лётно-технические характеристики самолётов, а также на стоимость, масштабируемость, выбросы и т. п. Кроме того, он рассматривал социальное воздействие, требования к земле и ресурсам. Он пришел к заключению, что для реализации устойчивого развития авиации нужно работать по трем направлениям: экологическое, экономическое и социальное.
По его мнению, каждый участник цепочки создания стоимости видит существующие проблемы по-своему. Поскольку для внедрения альтернативного источника топлива требуются затраты в инфраструктуру и на производство, люди думают, что можно выбрать только один вариант. Здесь основными претендентами на эту роль является водород и биотопливо. Однако, по мнению Анселла, не нужно делать взаимоисключающий выбор. Он говорит, что можно использовать водород для производства синтетического авиационного топлива, а биомассу применять для производства водорода.
Анселл отметил, что в своих исследованиях он даже учитывал стресс, который биотопливо может создавать для сельскохозяйственных культур. Он изучал вопросы изменения землепользования в каждом конкретном случае. Изменения в землепользовании, по его мнению, зависят от местоположения этих земель. Учёный также говорит, что в течение нескольких лет работал с водородом и аккумуляторами, и в своём исследовании он учёл и эти направления.
Примерно 8 лет назад Анселл понял, что универсальным решением являются аккумуляторы, но технически проблему их веса и объема решить не получается. После этого он обратил внимание на водород и нашёл в нём реальный потенциал. Однако водород имеет ряд проблем с интеграцией и инфраструктурой для авиационной платформы. В частности, требуется криогенная обработка топлива на самолётах.
Анселл уверен, что технические проблемы, связанные с водородом вполне разрешимы. Он даже отмечает, что в прошлом есть решения. В качестве примера был упомянут коммерческий самолёт Ту-155, который летал на жидком водороде в СССР в 1980 годах. Подобные экспериментальные исследования также проводились специалистами NASA. Чтобы реализовать эти решения в крупных масштабах, потребуется время, но всё это реально. В исследовании рассматривается производство биотоплива практически из всего, что возможно. Начиная от морских водорослей, заканчивая бытовыми отходами. По большому счёту, всё, что можно сжечь и разложить, может обеспечить топливо для реактивных двигателей самолётов. Например, можно использовать кукурузу для производства этанола. При этом теряется возможность кормить животных или людей кукурузой, но это лишь одна из проблем биотоплива первого поколения. По мнению Анселла, можно попытаться использовать для производства топлива части кукурузы, которые остаются на земле после сбора урожая. В частности, много сахара содержится в кукурузной соломе, но он трудноизвлекаемый.
Важно донести до авиационного сообщества, в чём заключается нынешняя проблема. Требуется провести грань между самолётом, работающим в воздушном пространстве и той плоскостью, которая связана с энергетикой. После этого нужно выстроить план снижения выбросов CO2 от авиации к 2050 году. Анселл считает, что его исследование поможет авиационному сообществу осознать, насколько масштабна эта проблема.
Вполне возможно, что изначально в промышленных масштабах будет реализовано не универсальное решение. Различным странам могут потребоваться разные варианты реализации темпы внедрения этих технологий с учетом имеющихся ресурсов. К примеру, альтернативная энергетика в Дании быстро развивается за счет морских ветряных турбин. Ведь у них не так много земель, но есть большая прибрежная зона.
Так, что каждое государство может использовать свои сильные стороны. К примеру, в США есть крупнейший сельскохозяйственный сектор в мире. Поэтому они могут позволить себе выделить для выращивания «биосырья» крупные территории. Это сырьё можно будет использовать для производства разных видов биореактивного топлива. А вот в Европе лишних земель не так много и там могут заняться работой в направлении производства электролитического водорода.
Результаты исследования можно посмотреть по этой ссылке.
(голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
