كل ما تحتاج إلى معرفته عن الطائرات التي تعمل بالهيدروجين: مستقبل الطيران المستدام؟

بحلول عام 2050، سيهدف الطيران التجاري، والطيران بشكل عام، إلى أن يكون محايداً للكربون.

وكجزء من هذا التحرك نحو الطيران المستدام، يجري العمل على عدد من الحلول، مثل استخدام الوقود الحيوي SAF، أو الطائرات الكهربائية ونماذج مثل طائرة Volocopter أو طائرة Alice الكهربائية أو CityAirBus.

ومع ذلك، يعمل عدد من مصنعي الطائرات على بديل آخر: الطائرات التي تعمل بالهيدروجين.

تقدم شركة AEROAFFAIRES هذا الحل البديل للطيران الخالي من الانبعاثات.

ما هو الهيدروجين وكيف يتم استخدامه في الطيران؟

إن إزالة الكربون من قطاع الطيران هو هدف شركات تصنيع الطائرات من الآن وحتى عام 2050. ويُعدّ الهيدروجين حلاً طويل الأجل تجري دراسته حالياً. ولكن ما هو الهيدروجين؟ وما هي مزاياه؟

الهيدروجين هو أحد العنصرين اللذين يشكلان الماء. كما أنه أخف عنصر على الأرض (جزء من الجدول الدوري). ويوجد في المسطحات المائية والبحيرات والمحيطات وحتى في الغلاف الجوي.

كيف يعمل؟ يتم حرق الهيدروجين في توربينات الغاز في المحرك في غرف الاحتراق. بعد ذلك، وبفضل خلية الوقود، يتم تحويل الطاقة المنبعثة إلى طاقة كهربائية تعمل على تشغيل المحرك.

وداخل الطائرة، يمكن تخزين الهيدروجين في شكل غازي أو سائل في درجة حرارة -235 درجة مئوية. وبما أنه يتميز بكثافة أقل من البارافين الحالي، يمكن تعديل هياكل الطائرات في المستقبل.

وأخيراً، لا يلوّث الهيدروجين لأن الانبعاثات التي ينتجها ليست أكثر من بخار الماء، لذا فهي فرصة يمكننا اغتنامها لتحقيق انبعاثات صفرية بحلول عام 2050.

ما هي الفروق بين الهيدروجين الأخضر والأزرق والرمادي؟

إن فهم الأنواع المختلفة من الهيدروجين أمر ضروري لتقييم تأثيرها البيئي. فهي لا تُنتج جميعها بالطريقة نفسها:

• الهيدروجين الرمادي
  • يتم إنتاجه من الغاز الطبيعي أو الفحم عن طريق عملية تسمى إعادة التشكيل بالبخار.
  • تنبعث منه كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، مما يجعله الشكل الأكثر تلويثاً.
• الهيدروجين الأزرق
  • يُنتج بنفس طريقة إنتاج الهيدروجين الرمادي، ولكن مع احتجاز وتخزين ثاني أكسيد الكربون المنبعث منه.
  • أقل تلويثاً من الرمادي، ولكنه لا يزال يعتمد على الوقود الأحفوري.
• الهيدروجين الأخضر
  • مشتق من التحليل الكهربائي للمياه باستخدام الطاقات المتجددة (الطاقة الشمسية وطاقة الرياح).
  • لا يولد أي انبعاثات مباشرة لغاز ثاني أكسيد الكربون، نظيف ومستدام حقاً.

يتوافق الهيدروجين الأخضر فقط مع أهداف الطيران المستدام. هذا هو النوع الذي تتجه إليه شركة إيرباص وغيرها من اللاعبين الرئيسيين في قطاع الطيران.

الطائرات التي تعمل بالهيدروجين مقابل الطائرات الكهربائية: ما هي الاختلافات؟

تهدف كلتا التقنيتين إلى إزالة الكربون من النقل الجوي، ولكنهما تعتمدان على مبادئ واستخدامات مختلفة. فيما يلي مقارنة واضحة للفروق الرئيسية:

الطائرات التي تعمل بالهيدروجين

• تستخدم الهيدروجين كمصدر للطاقة (يتم حرقه في محرك أو تحويله إلى كهرباء عبر خلية وقود).
• توفر مدى متوسط إلى طويل، وهي مناسبة بشكل خاص للرحلات الجوية الإقليمية والرحلات الطويلة المستقبلية.
• يتم إعادة شحن الوقود عن طريق ملء الخزانات، وهي عملية أسرع من إعادة شحن البطاريات.
• تتمتع بحمولة أعلى من الطائرات الكهربائية، حيث إنها أقل تأثراً بوزن الوقود.
• تستهدف الرحلات التجارية والطائرات الخاصة والمسارات بين المناطق.

الطائرات الكهربائية

• تعمل ببطاريات كهربائية قابلة لإعادة الشحن.
• منخفضة إلى متوسطة المدى، محدودة بكثافة طاقة البطاريات.
• تتطلب وقتاً طويلاً لإعادة الشحن، مما يحد من تواتر عمليات الدوران.
• ذات حمولة محدودة بسبب وزن البطاريات الموجودة على متنها.
• تستخدم بشكل أساسي للطائرات الخفيفة أو سيارات الأجرة الجوية أو الرحلات القصيرة داخل المدن.
  

بعبارات بسيطة، تُعد الطائرات التي تعمل بالهيدروجين أكثر ملاءمة للرحلات الجوية طويلة المدى وللنمو التجاري، في حين أن الطائرات الكهربائية مخصصة حالياً للتنقل الجوي قصير المدى.

ما هي المزايا والقيود الحالية للطائرات التي تعمل بالهيدروجين؟

المزايا

• انعدام الانبعاثات المباشرة (بخار الماء فقط)
• كثافة طاقة كتلة ممتازة
• مناسبة للرحلات الجوية الإقليمية ومتوسطة المدى
• متوافقة مع الإنتاج المتجدد

القيود الحالية

على الرغم من إمكاناتها، تواجه الطائرات التي تعمل بالهيدروجين عقبات كبيرة:

• عدم وجود بنية تحتية عالمية غير موجودة أو محدودة: عدد قليل جداً من المطارات مجهزة.
• التخزين المبرد المعقد: -253 درجة مئوية تحت الصفر للهيدروجين السائل.
• السلامة: الهيدروجين سريع الاشتعال، مما يتطلب معايير صارمة للغاية.
• التكلفة العالية: لا تزال التكنولوجيا والمواد المتخصصة باهظة الثمن.
• الوزن والحجم: تشغل الخزانات مساحة أكبر من البارافين.
• الإنتاج الأخضر المحدود: لا يزال معظم الهيدروجين في العالم “رمادياً”.

تتمتع الطائرات التي تعمل بالهيدروجين بإمكانيات بيئية ممتازة، ولكن لا يزال هناك العديد من التحديات التكنولوجية واللوجستية التي يجب التغلب عليها.

ما هي الدول التي تستثمر في الطيران الذي يعمل بالهيدروجين؟

تستثمر العديد من الحكومات والشركات المصنعة في جميع أنحاء العالم بكثافة في تطوير الطيران الذي يعمل بالهيدروجين. فيما يلي المبادرات الرئيسية حسب البلد:

• 🇫🇷 فرنسا
  • برنامج “إيرباص زيرو
  • تطوير طائرة Beyond Aero النفاثة الخاصة التي تعمل بالهيدروجين
  • الدعم الحكومي من خلال الخطة الوطنية للهيدروجين
• 🇩🇪 ألمانيا
  • المشاركة في مشروع HY4
  • الاستثمار من قبل لوفتهانزا تكنيك
  • التعاون التكنولوجي الوثيق مع شركة إيرباص
• 🇺🇸 الولايات المتحدة
  • مشاريع محركات الهيدروجين في شركة برات آند ويتني
  • نشر الحلول المعيارية من قبل شركة يونيفرسال هيدروجين العالمية
  • أبحاث الطيران الخالية من الكربون في بوم سوبر سونيك
• 🇯🇵 اليابان
  • تطوير البنية التحتية عبر شركة كاواساكي للصناعات الثقيلة
  • خارطة طريق حكومية للهيدروجين في مجال الطيران الإقليمي
• 🇬🇧 المملكة المتحدة
  • ريادة زيرو أڤيا في مجال الطائرات الهيدروجينية الصغيرة
  • الأبحاث المتقدمة في رولز رويس
  • تمويل المشاريع الإقليمية منخفضة الانبعاثات
    

تعد أوروبا والولايات المتحدة واليابان حالياً المحرك الرئيسي للابتكار في مجال الهيدروجين في صناعة الطيران العالمية.

المشاريع المتنوعة للطائرات التي تعمل بالهيدروجين والطائرات الخاصة

يبحث العديد من المتخصصين في عالم الطيران في هذا البديل لاستخدام البارافين. ومع وجود هدف الطيران المستدام في الأفق، بدأت المشاريع المختلفة تؤتي ثمارها تدريجياً.

فمؤخراً، على سبيل المثال، تعاونت شركتا جنرال إلكتريك للطيران وسافران مع شركة إيرباص لاختبار محرك يعمل بالهيدروجين.

وتخطط شركة Beyond Aerospace، وهي شركة طيران مقرها تولوز تأسست في عام 2020، لإنشاء طائرة خاصة تعمل بالهيدروجين بعد أن جمعت الأموال مؤخراً.

تعرض AEROAFFAIRES مشاريع هيدروجينية أخرى في قطاع الطيران.

1. شركة إيرباص وبرنامج طائراتها ZEROe

تعمل إيرباص حالياً مع العديد من الشركات المصنعة للمحركات لتجهيز طائراتها. وتشمل هذه الشركات برات آند ويتني، وسي إف إم إنترناشيونال، وسافران، وجنرال إلكتريك. تكشف إيرباص تدريجياً عن خططها للطائرات التي تعمل بالهيدروجين.

وعلى وجه الخصوص مع مفاهيمها الثلاثة المختلفة التي يُطلق عليها ZEROe، أي بدون انبعاثات. بحلول عام 2035، تريد الشركة المصنعة للطائرات أن يكون لديها طائرات تعمل بالهيدروجين بالكامل، وطائرات محايدة من حيث انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الجو.

تعمل إيرباص حالياً في مرحلة الاختبار على طائرة A380. وبحلول عام 2025، ستكون الشركة المصنعة للطائرة قد وضعت نظاماً لتشغيل أحد محركات الطائرة الأربعة بالهيدروجين.

في الوقت الحالي، تم تجهيز طائرة A380 الموجودة على سرير الاختبار بمحرك خامس يعمل بالهيدروجين. تم وضع 4 خزانات يبلغ مجموعها 400 كجم من الهيدروجين بالقرب من الطائرة وفي الجزء الخلفي منها لتزويد المحرك الذي يتم اختباره بالهيدروجين السائل.

ووفقاً للشركة المصنّعة للطائرة، فإن المشروع “سيحدد مواصفات نظام الدفع الهيدروجيني، ويشرف على اختبارات الطيران ويزود طائرة A380 بمنصة اختبار لاختبار المحرك الهيدروجيني في مرحلة الرحلات البحرية”.

ستستمر المحركات الأربعة الأخرى الموجودة تحت الأجنحة في العمل بشكل طبيعي خلال مراحل اختبار المحرك الهيدروجيني.

مصدر الصورة: إيرباص

2. برات آند ويتني ومحركها الهيدروجيني

يبحث صانع المحركات الأمريكي في الهيدروجين منذ بعض الوقت. في الواقع، أثارت شركة برات آند ويتني لأول مرة إمكانية إنشاء طائرات تعمل بالهيدروجين في عام 1957. وكانت الشركة الأمريكية من أوائل الشركات التي استغلت هذا القطاع واختبرت الإمكانيات التي يوفرها الهيدروجين.

وحتى الآن، كشفت شركة برات آند ويتني أنها تعمل على محرك هيدروجين جديد من شأنه أن يزود الطائرات والطائرات الخاصة بالطاقة في نهاية المطاف. والأكثر من ذلك، تعمل شركة الطيران بالفعل جنباً إلى جنب مع الشركات المصنعة للطائرات، ولا سيما شركة إيرباص.

توفر إيرباص حوالي 35% من المحركات لطراز Airbus A320 Neo، بالإضافة إلى جميع محركات طراز A220 الذي تنتجه الشركة المصنعة. وتتمثل فكرة شركة برات آند ويتني في بناء محرك قادر على استخدام الهيدروجين السائل ليحل محل البارافين المستخدم في الأصل.

ولتحقيق خطوة إلى الأمام، تخطط أيضاً لاستعادة بخار الماء الناتج عن الهيدروجين أثناء عملية الاحتراق. مستقبل “الانبعاثات الصفرية” في الطريق!

3. شراكات لتزويد المطارات بالهيدروجين

تتعاون بالفعل شركات الطيران العملاقة في مجال الطيران لتقديم تركيبات الهيدروجين في المطارات. وهذا هو الحال مع شركة إير ليكيد وإيرباص وفينشي للمطارات، الذين يتعاونون معاً من أجل الانتقال إلى الطيران المستدام.

وقد أعلنت هذه الشركات عن خطة مدتها عشر سنوات لمساعدة المطارات والمرافق الأخرى على تزويدها بالهيدروجين. أول مطار تجريبي يستفيد من هذه الخطة هو مطار ليون سان إكزوبيري. وفي عام 2023، سيحصل على نقاط توزيع غاز الهيدروجين.

في البداية، سيتم استخدام الهيدروجين لتشغيل المعدات الأرضية مثل مركبات المدرج وآلات المناولة.

بعد ذلك، وحتى عام 2030، سيتم استخدام نقاط التوزيع هذه لتزويد الطائرات بالهيدروجين السائل.

AEROAFFAFFAIRES: ملتزمون بالطيران المستدام

منذ عام 1991، تساعد شركة AEROAFFAIRES عملاءها على استئجار طائرات خاصة، بطموح واضح: الجمع بين الراحة والأداء والالتزام البيئي.

• تعويض الكربون بنسبة 100% لكل رحلة طيران.
• الوصول إلى 20,000 طائرة حول العالم.
• نقل أكثر من 120,000 راكب مع معدل رضا العملاء 4.9/5.

هل ترغب في معرفة المزيد عن حلول النقل الجوي المسؤول أو حجز رحلة طيران؟ اتصل بنا على مدار 24 ساعة في اليوم، 7 أيام في الأسبوع، بما في ذلك عطلات نهاية الأسبوع والعطلات الرسمية:

فرنسا +33 (0) 1 44 09 09 91 82 | الولايات المتحدة الأمريكية +1845 373 3456 | المملكة المتحدة +44 84 4986 0547

احصل علىعرض أسعار عبر الإنترنت ببضع نقرات فقط.