في عالم السيارات، أصبحت البطاريات بسرعة مصدر طاقة المستقبل، بالنسبة للمهام الثقيلة، فهم ببساطة لا يقطعون الخردل، كثافة طاقتهم، كونهم جزءًا صغيرًا من الوقود السائل، لا يمكنهم إنجاز المهمة.
في مثل هذه المجالات، يحمل الهيدروجين بعض الأمل كوقود أنظف للمستقبل، وتعتبر طرق إنتاج الهيدروجين الخضراء باستخدام الكهرباء النظيفة أساسية لجعله خيارًا أكثر استدامة من حفر المزيد من آبار الوقود الأحفوري.
يبدو من غير المحتمل أن الهيدروجين سيقلع كوقود رئيسي للسيارات، على الرغم من ذلك، لا تزال البطاريات لا تقدم حلاً قابلاً للتطبيق للتطبيقات الشاقة مثل الشاحنات والقطارات والطائرات.
حتى يأتي شيء أفضل، من المرجح أن الهيدروجين لا يزال أفضل رهان لتنظيف الانبعاثات من هذه الصناعات، سيستغرق الأمر الكثير من العمل الشاق والهندسة لجعل ذلك حقيقة واقعة في العقد أو العقدين القادمين.
تأمل شركة Universal Hydrogen في أن الهيدروجين سيفعل في مجال الطيران ما لا تستطيع البطاريات القيام به، تعمل الشركة على تطوير خلايا وقود جاهزة للطيران لهذا الغرض بالتحديد، وبدأت في رحلات تجريبية لتحقيق هذا الهدف بالذات.
سكاي هيدروجين
في الآونة الأخيرة فقط، تطورت تكنولوجيا البطاريات بما يكفي لبناء سيارات كهربائية مناسبة وقابلة للاستخدام، حتى مع ذلك، فمجرد الحصول على بضع مئات من الأميال من نطاق سيارة سيدان ديناميكية هوائية يتطلب عادةً أكثر من ألف رطل من البطاريات، بالنسبة للطائرات، التي تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة أكثر من السيارات، فإن البطاريات ببساطة ليست مصدر طاقة قابل للتطبيق.
يمكن أن يكون الهيدروجين بديلاً قابلاً للتطبيق، لأنه يحتوي على كثافة طاقة على قدم المساواة مع الوقود الأحفوري، يمكن حرقه في محركات الاحتراق الداخلي والمحركات النفاثة، تمامًا مثل الوقود الأحفوري، حيث لا ينتج عنه أي ناتج من ثاني أكسيد الكربون وكمية قليلة ولكن قابلة للقياس من أكاسيد النيتروجين، والأفضل من ذلك، أنه يمكن استخدامه لإنتاج طاقة كهربائية بالماء فقط كمنتج ثانوي، باستخدام خلية وقود.
يمكن مقارنة الهيدروجين كثيرًا في كثافة الطاقة بالوقود الأحفوري، من حيث الوزن والحجم. أجرة البطاريات أسوأ بكثير بالمقارنة، هذه المقارنة تتعلق بالوقود نفسه، ولا تأخذ في الاعتبار البنية التحتية للتخزين مثل الخزانات المطلوبة للحفاظ على الهيدروجين عند درجة الحرارة والضغط الصحيحين.
لهذا السبب، تعمل Universal Hydrogen على تحقيق أول اختبار رئيسي لها لتحليق خلايا الوقود.
اختبارات سيارة الأجرة
أكملت الشركة مؤخرًا اختبار سيارات الأجرة في فبراير، مما ساعد في الحصول على شهادة صلاحية طيران خاصة لطائرتها التجريبية De Havilland Canada Dash 8-300 مع ذلك، تمكنت من متابعة الرحلة الأولى في سلسلة من الاختبارات المخطط لها لمدة عامين.
تقليديا، داش 8-300 هي طائرة إقليمية ذات محرك توربيني، قادرة على حمل ما يقرب من 50 راكبا، حسب التكوين، في هذه الحالة، قامت شركة Universal Hydrogen بتعديل الطائرة بشكل كبير، واستبدال أحد محركاتها بمحرك كهربائي من شركة MagniX للطيران.
تم تزويد المحرك بالكهرباء من خلية وقود هيدروجين فئة ميجاواط، بينما تم تجهيز الطائرة أيضًا بخزانين هيدروجين يحملان ما مجموعه 30 كجم من الوقود.
في أول اختبار مباشر لها، حلقت الطائرة، الملقبة بـ Lightning McClean ، في السماء في رحلة مدتها 15 دقيقة، وصلت إلى ارتفاع 3500 قدم فوق مستوى سطح البحر.
وفرت خلية الوقود ما يصل إلى 800 كيلوواط من الكهرباء أثناء الرحلة، وكان بخار الماء الناتج الوحيد للغلاف الجوي، تم استخدام ما يقرب من 16 كجم من الوقود في الاختبار.
بالطبع ، يعد الطيران من الأعمال المحافظة الشهيرة ، ولهذا السبب كانت الطائرة تشغل فقط محركًا واحدًا يعمل بالطاقة الهيدروجينية في هذه المرحلة المبكرةن ركض محرك برات وويتني التوربيني القياسي الآخر في داش 8 أثناء الرحلة.
ومع ذلك ، في إحدى المراحل ، قام الطاقم بخنق المحرك التوربيني إلى الحد الأدنى تقريبًا، وحلقت الطائرة بالكامل تقريبًا باستخدام طاقة خلية الوقود وحدها. في الوقت الحالي، تعد الرحلات التجريبية عرضًا تجريبيًا منخفض المخاطر لطيران الهيدروجين، من المهم جمع البيانات في مثل هذه الاختبارات ، من أجل الحصول على محركات الهيدروجين لدرجة أنه يمكن اعتمادها كمكونات جاهزة للطيران.
طريق إلى الأمام
لا تخطط شركة Universal Hydrogen للمطارات لتركيب خزانات وقود هيدروجين جديدة وبنية تحتية للتزود بالوقود، وبدلاً من ذلك تستخدم “وحدات الهيدروجين” الخاصة بها على طائراتها. هذه الوحدات المعيارية هي في الأساس خراطيش هيدروجين كبيرة ، والتي تشبهها الشركة بقرون نسبريسو.
الفكرة هي أنه يمكن إدارتها بسهولة من خلال البنية التحتية الحالية لشحن المطارات والخدمات اللوجستية.
يمكن ببساطة تحميل الوحدات في جسم الطائرة وتوصيلها على متن الطائرة. من وجهة نظر الشركة ، فإن هذه المنهجية تعني أن كل مطار حول العالم “جاهز للهيدروجين” تلقائيًا.
طرح سؤال الوقود هو مفتاح لأهداف Universal Hydrogen المستقبلية أيضًا، تمتلك الشركة بالفعل ما يقرب من 250 طلبًا من 16 عميلًا في دفاترها لتعديل الطائرات الحالية بتقنية توليد الطاقة الهيدروجينية.
تتوقع الشركة أن تبدأ في تسليم هذه الطلبات ، التي تزيد قيمتها عن مليار دولار ، في أقرب وقت بحلول عام 2025.
تبقى الأسئلة
بينما كانت الرحلة التجريبية الأولى ناجحة، لا يزال هناك الكثير من العقبات التي يتعين على Universal Hydrogen التغلب عليها، يجب أن تحصل الشركة على الموافقات من إدارة الطيران الفيدرالية والسلطات الأخرى ذات الصلة حول العالم لتقنيتها، لتحقيق ذلك، يجب أن تثبت أن الأجهزة تصل إلى معايير الموثوقية الدقيقة المتوقعة في عالم الطيران.
علاوة على ذلك، يجب أن تعمل أيضًا على المشكلات المحيطة بتخزين الهيدروجين ونقله وإنتاجه.
لكن الحلول الحالية ستحتاج إلى توسيع نطاقها لمعالجة أي شيء يتجاوز أقصر الرحلات الجوية. قد يكون الهيدروجين كثيف الطاقة عندما يتعلق الأمر بالوزن، ولكن من حيث الحجم، فهو فقط ربع كثافة وقود الطائرات.
قد يؤثر ذلك سلبًا على حمولات الطائرات التي تعمل بالهيدروجين، الإنتاج هو أيضا قضية. قد يكون تشغيل الهيدروجين عبر خلية وقود نظيفًا، لكن إنتاج الهيدروجين يمكن أن يكون عملية قذرة في حد ذاته.
