اولین موتور توربینی جهان با سوخت هیدروژن مایع: پایه‌گذاری استانداردی جدید برای هوانوردی
صنعت هوانوردی همواره به دنبال پیشرفت‌های تکنولوژیک و پایداری بوده است.
یک پیشرفت قابل توجه با موفقیت آزمایش زمینی موتور توربینی که با هیدروژن مایع کار می‌کند، در همکاری بین توربوتک، سافران و ایر لیکید به دست آمد.
این آزمایش نشان‌دهنده یک گام حیاتی به سوی راه‌حل‌های انرژی پاک برای هوانوردی است.
پیشرفت در هوانوردی: هیدروژن مایع
در تاریخ 13 ژانویه 2025، توربوتک، سافران و ایر لیکید با حمایت اداره هواپیمایی مدنی فرانسه اولین آزمایش زمینی موتور توربینی با سوخت هیدروژن مایع را کامل کردند. موفقیت این آزمایش اولین باری است که این نوع سوخت در موتور توربینی برای بازار هوانوردی سبک استفاده شده است.
این آزمایش ادامه دستیابی مشابهی از سال گذشته بود که سافران و توربوتک یک موتور توربوپراپ کوچک TP-R90 را با گاز هیدروژن آزمایش کردند.
این بخشی از پروژه BeautHyFuel بود که هدف آن بررسی پتانسیل هیدروژن در هوانوردی سبک است. موفقیت آزمایش هیدروژن مایع علامت یک مرحله مهم در جستجوی پیشرانه هواپیما با کاهش کربن است.
هیدروژن: آینده پیشرانه پاک هوانوردی
هیدروژن مدت‌هاست که به‌عنوان جایگزین پاک پایدار برای سوخت‌های فسیلی سنتی شناخته می‌شود. وقتی در دماهای پایین تر سوخته می‌شود، تنها بخار آب منتشر می‌کند.
با این حال، چالش‌هایی زمانی بوجود می‌آیند که هیدروژن در دماهای بالاتر از 2000 ºF (1093 ºC) می‌سوزد. این دمای بالا می‌تواند واکنشی بین نیتروژن در هوا و اکسیژن ایجاد کند و به تشکیل اکسیدهای نیتروژن (NOx) منجر شود. این انتشارهای NOx منبع اصلی آلودگی هوا و باران اسیدی هستند.
علی‌رغم این چالش، هیدروژن هنوز به عنوان جایگزین پاک‌تری برای نفت و گازوئیل مورد توجه است. حتی وقتی احتراق هیدروژن NOx ایجاد می‌کند، آن دی‌اکسید کربن (CO2)، ذرات دوده یا هیدروکربن‌های نسوخته تولید نمی‌کند، که محصولات جانبی رایج احتراق سوخت‌های فسیلی هستند.
علاوه بر این، هیدروژن تقریباً سه برابر چگالی انرژی بیشتری نسبت به سوخت جت دارد، با 33.3 کیلووات ساعت بر کیلوگرم در مقایسه با 12.0 کیلووات ساعت بر کیلوگرم نفت.
پیر آلین لامبرت، معاون برنامه‌های هیدروژن در سافران، گفت: «با ترکیب فناوری ما با سیستم نگهداری کرایوژنی ایر لیکید، که چگالی انرژی مورد نیاز برای کاربردهای هواپیما را فراهم می‌کند، نشان دادیم که یک راه‌حل پیشرانه پیشرفته با انتشار کربن صفر در پرواز ممکن است و می‌تواند به طور مستقیم در هواپیماهای سبک یکپارچه شود.»
چالش‌ها و مزایای هیدروژن مایع
اگرچه هیدروژن یک سوخت هیجان‌انگیز و پایدار است، اما بدون چالش نیست. در حال حاضر، هیدروژن گران است و دسترسی به آن دشوار است. تجهیزات و زیرساخت ویژه‌ای برای تولید، نگهداری و استفاده از آن مورد نیاز است. به ویژه، هیدروژن مایع باید در دماهای بسیار پایین‌تر از -423 ºF (-253 ºC) نگهداری شود تا در حالت مایع باقی بماند. این نیاز به سیستم‌های پیشرفته ذخیره‌سازی کرایوژنی دارد.
با این حال، هیدروژن مایع چندین مزیت نسبت به هیدروژن گازی دارد. در حالی که گاز هیدروژن باید در فشارهای فوق‌العاده بالا (10150 psi یا 700 بار) نگهداری شود، هیدروژن مایع بسیار متراکم‌تر است و می‌توان آن را در فشارهای بسیار پایین‌تر (15-145 psi یا 1-10 bar) نگهداری کرد. این بدان معناست که هیدروژن مایع می‌تواند سوخت بیشتری را در همان حجم ذخیره کند که به تفاوت در برد بیشتر هواپیما منجر می‌شود.
زاویه تراورساک، معاون فناوری‌های پیشرفته ایر لیکید، اهمیت هیدروژن در گذار به هوانوردی کم کربن را تأکید کرد: «هیدروژن یکی از عناصر کلیدی در انتقال انرژی است - و این موفقیت گامی دیگر به سوی پرواز کم کربن است.»
مسیر آینده هیدروژن در هوانوردی
علی‌رغم چالش‌ها، پتانسیل بلندمدت هیدروژن به عنوان سوخت برای هوانوردی قابل انکار نیست. با بهبود تکنولوژی و زیرساخت، هیدروژن آماده است که نقش مهمی در پایداری بیشتر هوانوردی بازی کند.
با حمایت بازیگران کلیدی مانند توربوتک، سافران و ایر لیکید، صنعت هوانوردی گام‌های جسورانه‌ای به سوی آینده‌ای برمی‌دارد که در آن هواپیماها با منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر تامین می‌شوند.
دامین فاوت، مدیر عامل توربوتک، گفت: «این یک مرحله مهم در گذار به پیشرانه کامل کربن‌زدایی شده هواپیماها است، که آماده پرواز خواهد بود وقتی که دنیا هیدروژن سبز را به طور انبوه تولید کند.» همانطور که فناوری هیدروژن به پیشرفت خود ادامه می‌دهد، رویای هوانوردی بدون انتشار ممکن است به زودی به واقعیت تبدیل شود.
