Až se letecká doprava zmátoří z pandemie, tak bude pokračovat ve svém úsilí o více udržitelný provoz, který bude méně zatěžovat globální klima a životní prostředí. V tomto směru mají výrobci letadel prostor pro pozoruhodné inovace. Využívá ho například Airbus, který vyvíjí supravodivý letecký pohon na kapalné vodíkové palivo. Takový pohon je v současnosti považovaný za jednu z mála životaschopných variant standardního fosilního pohonu.
Klíčem k úspěchu takového pohonu je samotný vodík. V první řadě je samozřejmě nutné, aby byl vyráběn udržitelným způsobem, na čemž se stále pracuje. Vzhledem ke své hmotnosti obsahuje vodík úctyhodné množství dostupné energie a jeho spálením vznikne jen a pouze čistá voda. Airbus jde ještě o něco dál a sází na další zajímavou vlastnost tohoto prvku. Vodík totiž ve své kapalné podobě nabízí velmi nízkou teplotu. Aby vodík zůstal kapalný, tak je nutné ho uskladňovat v kryogenních podmínkách, při teplotě mínus 253.15 °C. Airbus kalkuluje s tím, že když už bude na palubě letounu něco tak ďábelsky mrazivého, tak by bylo příhodné toho nějak využít.
Jejich koncept je založený na tom, že kapalný vodík může ochladit systémy letounu natolik, že budou fungovat jako supravodivé. Elektrický odpor prakticky vymizí a systém by měl pracovat velmi efektivně. Jsou přesvědčeni, že když se jim podaří vytvořit supravodivý pohonný systém, který se bude chladit vlastním vodíkovým palivem, tak tím bude možné dosáhnout jeho méně než poloviční hmotnosti, snížení ztrát souvisejících s elektřinou na polovinu a také snížení elektrického napětí v zařízeních pohonu, při zachování stejného výkonu pohonu.
Airbus do toho jde a už takový pohonný systém vyvíjí. Říkají mu ASCEND a bude to pozemní technologický demonstrátor. Měl by být hotový do tří let. Bude to pohon o výkonu 500 kW, čili zhruba 670 koňských sil. Jeho kabely, ovládání, elektronika i motory budou chlazeny kapalným vodíkem, tedy samotným palivem z palivových nádrží, které bude kolovat v prostoru pohonného systému.
Když bude ASCEND fungovat podle představ svých tvůrců, mohl by výrazně posunout vývoj dopravních letounů s vodíkovým pohonem. Jeho úspěch významně sníží hmotnost pohonu, což se zásadně projeví na parametrech vodíkových letounů a zlepší jejich konkurenceschopnost vůči fosilním strojům.
Video: Airbus Ascend - cryogenic hydrogen powertrain for electric aircraft
Literatura
Průlomová technologie těží vodík z ropných polí a ropných písků
Autor: Stanislav Mihulka (24.08.2019)
Tryskový plazmový pohon potřebuje jenom elektřinu a vzduch
Autor: Stanislav Mihulka (10.05.2020)
Malé modulární reaktory slibují ekonomickou produkci vodíku
Autor: Stanislav Mihulka (16.12.2020)
Kanada vybuduje výkonnou hydroelektrárnu na výrobu vodíku
Autor: Stanislav Mihulka (24.01.2021)
Diskuze:
Redukcia hmotnosti vedenia
Jozef Martinkovič,2021-04-24 14:26:37
Podľa článku na Technete na rovnakú tému je cieľom výskumu Airbusu redukcia hmotnosi a zvýšnie efektivity elektrického vedenia použitím supravodivých vodičov a ďalších elektrických komponentov. Preto chladenie tekutým vodíkom.
https://www.idnes.cz/technet/technika/airbus-ascend-supravodivost-solid-state-battery-elektricka-letadla.A210422_075256_tec_technika_nyv
Teoreticky to môžu použíť bez rozdielu od spôsobu výroby elektiny v lietadle. Akurát lietadlo bude potrebovť dotankovť vodík namiesto kerozínu. :)
Vývoj pro vývoj
Michal Lenc,2021-04-23 08:31:13
Mě přijde praštěný, že Airbus vyvíjí vodíkový pohon (A ještě dlouho vyvíjet bude) když letadla jsou jedna z mála aplikací kde opravdu záleží na energetické hustotě paliva. Kdybychom začali tam, kde to nebolí tedy nahrazení spalování uhlíku v elektrárnách, ve vytápění, zaoceánských lodích tak nemusíme řešit pár procent emisí, které produkuje letecká doprava.
Nevím, kolik už do toho nasypali, osobně bych tipoval, že je to proto aby mohli zeleným zavřít hubu s tím, že už přece na tom dělají.
Mimochodem, offtopic. Z mých kamarádů, kteří věří na antropogenní globální oteplování tak ti už dávno v letadle obletěli svět. A já jsem letěl jednou do blbýho Londýna.
Re: Vývoj pro vývoj
Rudolf Kalvoda,2021-04-23 10:15:41
Naprosto souhlasím, že už je to pasé. Zkuste se podívat na https://fyzika-naruby.proweb.cz/, co se tady děje. Nechci být prorokem, ale všechno už bude nejspíš úplně jinak. Už žádné vrtulové, tryskové či raketové motory. Je tady reálná náhrada, navíc ekologická, jenom se musí chtít!
Ruský supravodivý elektzrogenerátor
Mirek Bárta,2021-04-22 18:33:02
Shodou okolností podle včerejší zprávy vyzkoušeli v Rusku supravodivý elektrogenerátor, který může být perspektivně použit jako motor těžkého elektroletadla (na bázi Jak-40). Má hmotnost 310 kg a nominální výkon 700 kW.
Tato problematika jde mimo mě, ale zajímalo by mě, zda tento ruský model má nějakou analogii v článku o Airbusu?
Vodík v letadle?
Mirek Bautsch,2021-04-22 15:39:47
A kam ho dají? Stlačený musí být v proklatě těžkých lahvích. Kapalný v hóóódně dobré termosce (-253°C). Letadlo není raketoplán, který vycucnul tu polystyrenem obalenou bečku pod sebou za pár minut. Letadlo letí hodiny. A teď trochu reality. Benzín = 44,5MJ/kg = 31,15MJ/litr. Vodík kap. = 119MJ/kg = 8,46MJ/litr. Protože benzín = 700g/litr, vodík kap. = 71g/litr. Tudíž je vodík sice na litr 10x lehčí, ale má v tom litru 3,7x méně energie. Takže aby mělo letadlo stejný dolet, musí mít 3,7x větší objem nádrže. Jako konstruktér to vidím tak, že v trupu bude ta termoska s vodíkem a cestující budou sedět v křídlech. První řada za oknem v náběžné hraně bude s příplatkem za vyhlídku :-)
Re: Vodík v letadle?
Vojta Ondříček,2021-04-23 16:51:05
Sdílím váš kritický postoj.
Takže kryotechnika, obsah nádrže má teplotu -253°C. Nádrž není přetlaková, je zvenku tepelně isolovaná na únosnou míru. Proto musí mít válcový tvar (kulový by byl ideální) a být umístěná v těžišti letadla, protože tekutý vodík by vyžadoval v případu dvou nádrží nákladné přečerpávací zařízení. Potud ještě snad realizovatelné.
Odstavené letadlo by muselo být zbaveno vodíku buď odčerpáním, nebo odpařením a to v úctyhodné vzdálenosti od jiných strojů, terminálu a pod. Kerosin lze dotankovat na každém letišti z prosté cisterny v případu tekutého vodíku je to však prakticky nemožné, protože nákladné.
Jenže největší nebezpečí pro letadlo je požár na palubě. Vodík je problematické palivo a v plynné formě je jeho směs se vzduchem třaskavinou.
No a alternativou bezuhlíkového paliva nabízí ammoniak NH3 zkapalněný při únosnějších -33°C. Ten je zase jedovatý ...
To je jen tahák na dotace
Jan Jančura,2021-04-22 10:02:26
To je jen tahák na dotace, současná zelená politika EU a USA za Bidena v podstatě slibuje tím větší dotace, čím šílenější projekt někdo navrhne.
Pohánět letadla vodíkem je sice ekologicky zajímavé, ale co s těmi obrovskými nádržemi, zejména pokud se jedná o nadzvukové letadlo, jak to z té fotografie vypadá.
Jinak souhlasím s názory některých diskutujících, že daleko efektivnější spalovat vodík přímo v proudových motorech než v palivových článcích a proudem z nich pohánět ventilátory nebo vrtule, a to ještě pro nadzvukový let!
Panebože!
František Kalva,2021-04-22 09:27:44
Jak mi to nadšení pro elektromobilitu připomíná stejně fantaskní nadšení let šedesátých pro jaderný pohon lautr všeho.
P.S. Ale je vidět, že Airbus není standardní komerční fabrika, jinak by po průseru s A 380 podobné snílky poslali na pracák.
kde se vezme ta eletrika?
Kamil H.,2021-04-22 09:05:30
Nebylo by od věci zmínit, že elektřina se bude vyrábět buď ve spalovacím motoru nebo v palivových článcích. Má vůbec tento program fyzikální opodstatnění? Proč by kryogenně chlazený elektrický motor měl být účinnější než mechanická převodovka, která rovnou z motoru převede mechanickou práci na vrtuli?
Re: kde se vezme ta eletrika?
Martin Pravda,2021-04-22 09:29:44
Protože to chce Greta a s ní stále více voličů, kteří mají vliv na Airbus. Je to "společensky žádoucí". Stejně jako vyšší trest domnělé slovní urážky, než závažného zranění ve sportu.
Re: Re: kde se vezme ta eletrika?
Jan Novák9,2021-04-22 10:37:06
Hmm, hmm, když to tak chtějí...
My už jsme tady tresty vyšší za to člověk řekne než za to co udělá měli před třiceti lety.
Ale mám obavu že až se moci ujme generace která komunisty nezažila bude to tu za pár let zpátky. A to může začít už po volbách pokud vyhrají Piráti.
Re: Re: kde se vezme ta eletrika?
Zicho Trenčiansky,2021-04-27 12:00:58
Tak tak, Gréta and followers tu zavedú spoločenský komunizmus, lebo Západ a Sever ho nezažil. Jediné čo môžeme je ukazovať paralely, vzdelávať, vysmievať sa im (satira) a robiť protitlak.
A samozrejme potom nesadať to takého lietadla.
Rozdiel neokomunizmu od komunizmu bude každopádne v pokroku vs. progress. Pokrok bol skutočný technologický pokrok, aj keď zo začiatku s veľkou enviromentálnou záťažou. Progress bude likvidácia technologií v mene enviromentalizmu, pričom budú nahradené novými technológiami s nižšou účinnosťou, ale papierovo zelené.
Viď jadro vs. spaľovanie dreva v uholných elektrárňach.
Palivový článek?
Martin Prokš,2021-04-22 09:02:24
Dobrý den,
Jestli jsem to dobře pochopil, tak vodík na palubě chtějí mít primárně jako palivo do palivového článku. Samotný pohon je pak pomocí elektromotoru připojeného k vrtuli či ventilátoru.
Chlazení na supravodivé parametry je "jen bonus", byť asi také zajímavý. Supravodivost určitě srazí dolů průřezy výkonných kabelů a tím i hmotnost a problémy s trasováním. To asi ten hlavní bonus, protože věst stovky kW až jednotky MW k motorům v kabelech to už je nějaký vodič. Byť supravodivé chlazení je zase jiná komplikace hmotnostní i objemová. To se asi musí zkusit zda se to vyplatí.
Nicméně tou hlavní technickou "výzvou" stále zůstávají nádrže vodíku (objem a hmotnost) + palivový článek (hmotnost + životnost + výkon ve vyšších stovkách kW až vyšších jednotkách MW) + měniče a řízení takto výkonných pohonů (hmotnost a objem).
Re: Palivový článek?
Josef Hrncirik,2021-04-22 09:36:19
Také jsem si to musel takto přivymyslet.
Palivový článek je ale jen opačný děj vůči elektrolýze a při leteckém fofru, stejně jako elektrolýza (detaily viz elektrolýza tritiovaných vod Fukušimy) bude mít účinnost jen cca 43%. Zbývajících 57% energie (cca spalného tepla vodíku) nutno odvést z nebohého palivového článku při max. cca 150 - 200°C durch jeho žebra.
Přitom účinnost proudového spalovacího motoru na vodík může být bez problémů 50%.
Nelze se tedy divit, že Elonovy letouny budou vozit nebohé cestující rovnou na Mars.
oné
Jan Mrkvicka,2021-04-22 08:22:06
Musí to obsahovať aj plynovú turbínu s alternátorom na výrobu elektrického prúdu. Nie je účinnejšie dať vrtuľu rovno na tú turbínu?
ďalší využiteľný vedľajší jav
Z Z,2021-04-22 04:02:48
Ďalší využiteľný vedľajší jav môže byť dostupnosť plynného vodíka.
Keď sa im ten nový pohon pokazí, môžu časť vodíka nechať vypariť do núdzového balóna a potom pristáť ako vzducholoď.
Re: ďalší využiteľný vedľajší jav
Stanislav Kneifl,2021-04-22 07:56:18
To mě taky hned napadlo. Ale expanze spotřebuje hodně tepla a před dopadem by se asi nestihl ohřát dostatečný objem vodíku...
Letecké katastrofy budou s vodíkem i tak daleko fotogeničtější :-(
Re: Re: ďalší využiteľný vedľajší jav
Josef Hrncirik,2021-04-22 10:28:21
Termobarický effect se fotogenicky projevil i u Zeppelin.
Re: Re: ďalší využiteľný vedľajší jav
Jan Novák9,2021-04-22 10:30:07
Vodík se odpaří snadno, s tím problém není. Drobný problém by mohli mít jenom cestující přistávající v letadle o teplotě asi tak -200°C. Ale zase stačí jiskra a teplota půjde taky nahoru ... explozivně :-))
Re: Re: Re: ďalší využiteľný vedľajší jav
Jarda Ticháček,2021-04-22 19:15:08
S tím že se odpaří snadno bych asi nesouhlasil. On se při tom odpařování ochlazuje. Spíš by se pomalu vařil. On takový kantor, který do pixly s tekutým dusíkem máčí pro pobavení žactva pampelišky, gumové medvídky a teploměr také nemusí zrovna kvaltovat.
Re: Re: Re: Re: ďalší využiteľný vedľajší jav
František Kroupa,2021-04-22 21:20:48
Pobíhat po učebně s kapalným dusíkem by si asi dnes kantor těžko dovolil. To není jako za totality, kdy jsme dělali pokusy se skutečnými chemikáliemi i jiné. Vzpomínám, jak nám chemikářka demonszrovala odolnost zkumavky. Nalila do čtvrtky vodu, pak ji zašpuntovala, upnula na stojánek a zapálila pod ní kahan. Po chvíli špunt vyletěl, všude kolem pára. Tohle dělala před celou třídou, jen tak na stole, bez nějaké zástěny. No, už tenkrát mě mrazilo, pže jen jsem měl klukovské úpkusnické ukušenosti.
Re: Re: Re: Re: Re: ďalší využiteľný vedľajší jav
Josef Hrncirik,2021-04-23 10:05:56
Lepší je zapálit kahan pod zašpuntovanou termoskou s kapalným vodíkem.
K vypaření litru kapalného vodíku stačí chrstnout tam 94 g vody 20°C.
Pro dusík je potřeba 270 g vody.
Na kg vodíku je zapotřebí 1,3 kg vody; na kg dusíku 336g vody.
Při míchání kapalného vodíku s kapalným kyslíkem se to vypařuje bez problémů.
Re: Re: Re: Re: ďalší využiteľný vedľajší jav
Jan Novák9,2021-04-24 08:45:33
Protože je žádoucí aby se vodík v takovém případě rychle odpařil jenom idiot by dělal balón z termosky.
Vodík by se logicky pod tlakem z nádrže rozprašoval do nafukujícího se tepelně vodivého balónu, tj odpařoval by se rychle ale kolem balónu by sněžil zmrzlý vzduch.
p.s. - je to samozřejmě celé nesmysl, ale to je i samotné použití vodíku jako paliva.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
