Chuyến vượt Đại Tây Dương không carbon của Greta Thunberg không phải là một lựa chọn cho hầu hết mọi người. Nhưng có thể trong nhiều năm tới, nếu các thí nghiệm với hydro, năng lượng mặt trời và pin thành công thì sẽ trở nên phổ biến hơn.
FLiam Megill nói khi bắt đầu một ngày chạy marathon khác đang cố gắng làm nên lịch sử ngành hàng không. “Bạn không thể đi tàu đến [Hoa Kỳ], vì vậy thay vào đó chúng tôi phải làm cho việc bay bền vững.”
Greta Thunberg đã chứng minh trong tuần này rằng bạn có thể đi đường dài mà không cần đốt nhiên liệu hóa thạch. Nhưng không phải ai cũng có thể du ngoạn trên du thuyền không carbon.
Trong cuộc chiến toàn cầu chống lại carbon, hàng không là một trong những thách thức khó khăn nhất. Lưới điện ngày càng xanh hơn nhờ năng lượng tái tạo, ô tô chạy bằng điện, ngay cả việc xây dựng cũng đang khám phá những cách thức mới để trở nên bền vững hơn.
Nhưng việc di chuyển bằng đường hàng không là phổ biến, phát thải và quan trọng nhất là khó có thể sử dụng được bằng bất cứ thứ gì khác ngoài nhiên liệu hóa thạch.
Đó là nơi Megill đến. Người Canada gốc Đức đang tìm kiếm chén thánh của du lịch hàng không – một chiếc máy bay có người lái chạy bằng pin nhiên liệu hydro lỏng. Công nghệ, được thiết kế bởi tổ chức phi lợi nhuận AeroDelft mà ông đồng sáng lập vào năm 2017, hứa hẹn một loại thuật giả kim khí quyển: một nguồn điện có khí thải chủ yếu là hơi nước.
Bây giờ là 8 giờ sáng và Megill có một ngày trước 18 giờ, với tiêu điểm là chuyến bay thử nghiệm hệ thống và điều khiển tại Rozenburg, Hà Lan gần đó, sau đó quay lại xưởng cho đến 2 giờ sáng để hoàn thiện thiết kế khuôn cánh và đuôi, sơn. một phần của thân máy bay bên trong và chạy một số mô phỏng. Việc làm nên lịch sử hàng không là điều khó khăn, nhưng nếu nỗ lực mới nhất của nhóm, Dự án Phoenix, thành công, bay có thể không chỉ trở thành hình thức vận chuyển đường dài an toàn nhất mà cuối cùng còn là hình thức xanh nhất.
Một nguyên mẫu màu trắng, vàng và xanh sáng bóng cho tàu lượn động cơ của Dự án Pheonix đã được ra mắt vào tháng 4 cho những khán giả có vé và tự hào có tầm hoạt động lớn hơn 2.000km, với tốc độ bay 200km / h, chỉ trên một bình hydro lỏng.
Megill cho biết, bên trong xưởng lều đơn giản của Phoenix trong Nhà máy Tec của Delft, dự án đầy tham vọng đang “dần trở thành hiện thực”, khi các chuyến giao hàng hàng ngày – từ cuộn sợi thủy tinh 100 mét đến các linh kiện điện nhỏ – bắt đầu chất đống. Máy bay hai chỗ ngồi quy mô đầy đủ sẽ sẵn sàng để thử nghiệm vào năm 2021 và Megill, một giáo viên bay có trình độ, thậm chí có thể tự mình lái nó.
Thiết kế có tính năng tiên phong: các lỗ nhỏ 14m trên cánh để giảm lực cản. Các tính năng an toàn bao gồm cảm biến và lỗ thông hơi, trong trường hợp rò rỉ hydro và pin điện nếu pin nhiên liệu bị hỏng. Việc xem xét lại hydro kể từ thảm họa Hindenburg (1937) và Challenger (1986) có thể là một công việc khó bán. Megill thừa nhận: “Trong tâm trí của công chúng, hydro vẫn là một chất rất đáng sợ và khó sử dụng. “[Nhưng] nó không phải là nhiều như vậy.”
Hydro, nguyên tố nhẹ nhất và phong phú nhất, tạo ra năng lượng trên mỗi kilôgam nhiều hơn gấp ba lần so với dầu hỏa, mặc dù ở dạng khí (ở 700 bar), thể tích gấp sáu lần và cần bình nén nặng. Phoenix giữ hydro ở dạng lỏng bằng cách lưu trữ nó ở -253 độ C (-423F), giảm một nửa không gian cần thiết.
Nhưng con át chủ bài của hydro là khi được trộn với oxy để tạo ra điện, nó không phát thải gì ra ngoài hơi nước, không giống như nhiên liệu phản lực thông thường, nó thải ra một lượng lớn hơn carbon dioxide mỗi năm.
AeroDelft đang nghiên cứu các biện pháp như bình chứa để đảm bảo rằng tất cả nước được thoát ra ở độ cao thấp hoặc trong không khí khô để ngăn chặn việc tạo mây có thể gây hiệu ứng nhà kính.
Hydro lỏng đã được thử nghiệm bay từ năm 1988, với chiếc Tu-155 của Liên Xô. Nhưng giống như Phantom Eye của Boeing 25 năm sau, nó hoạt động dựa trên động cơ đốt trong, mất khoảng 70% nhiên liệu do ma sát và nhiệt. Megill giải thích, pin nhiên liệu hydro lỏng của Phoenix sẽ tiết kiệm năng lượng gấp đôi so với hệ thống đốt nhiên liệu.
Những người hoài nghi chỉ ra rằng hầu hết hydro vẫn được sản xuất bằng cách sử dụng phương pháp cải tạo khí mê-tan hơi nước (SMR), ngay cả khi thu và lưu trữ carbon, vẫn tạo ra tới 150g khí nhà kính trên mỗi kWh. Việc tạo ra hydro thông qua điện phân tốn kém hơn và quy trình (không bao gồm sản xuất) chỉ trung hòa với carbon nếu điện được tạo ra bằng năng lượng tái tạo.
“Nếu bạn sản xuất hydro một cách bẩn, nó không có lợi thế hơn dầu hỏa,” chuyên gia công nghệ sạch Bertrand Piccard, người, vào năm 2016, hoàn thành một chuyến bay không carbon trên toàn cầu nói với Solar Impulse, một chiếc máy bay mà pin điện là 97 % hiệu quả năng lượng và chỉ được cung cấp bởi mặt trời.
Thành tích của Piccard đã được báo trước rộng rãi. Nhưng tùy chọn năng lượng mặt trời có vẻ còn lâu mới trở thành một giải pháp thay thế trên thị trường đại chúng. Việc mở rộng quy mô của chiếc máy bay một chỗ ngồi, có sải cánh phủ pin mặt trời đã lớn bằng một chiếc máy bay phản lực jumbo, vẫn còn là một vấn đề.
Piccard cho biết: “Không phải ngày mai chúng tôi bay máy bay năng lượng mặt trời hoàn toàn với hành khách… nhưng nó sẽ đến,” Piccard nói, người chỉ ra hệ thống kéo máy bay tiết kiệm nhiên liệu (ATS) và phần mềm tối ưu hóa lộ trình như SkyBreathe như “một cách trung gian” để giảm khí carbon của việc bay.
Công nghệ khác đang được thăm dò là máy bay chạy bằng pin. Năm ngoái, Na Uy thông báo rằng họ muốn tất cả các chuyến bay đường ngắn phải chạy bằng điện vào năm 2040. Nhưng những người hoài nghi phản đối rằng các tế bào pin sẽ không bao giờ đủ để cung cấp năng lượng cho các máy bay lớn và các chuyến bay đường dài, và các giải pháp hybrid sẽ phải được ưu tiên hàng đầu.
Mặc dù việc sản xuất hydro ngày càng hiệu quả và các dự án như Big Hit trên quần đảo Orkney và HyBalance ở Đan Mạch là những ví dụ điển hình về việc hydro được sản xuất hiệu quả, nhưng ngành hàng không hoàn toàn bền vững dựa trên hydro vẫn còn một số chặng đường.
Julian Beach của Green Fuels, nhà sản xuất thiết bị diesel sinh học hàng đầu thế giới, cho biết: “Hydro sẽ phải đối mặt với một cơn gió mạnh nếu nó muốn trở thành giải pháp cho hàng không bền vững, đặc biệt là trong khoảng thời gian mà chúng tôi biết rằng mình phải hành động.
Về phần mình, nhiên liệu sinh học đã bị chỉ trích rất nhiều về lượng đất khổng lồ cần thiết để sản xuất đủ lượng nhiên liệu tạo ra sự khác biệt.
Năm 2017, 69 quốc gia, bao gồm cả Hà Lan và Anh, đã tự nguyện đăng ký các mục tiêu của Corsia (Chương trình bù đắp và giảm thiểu carbon cho hàng không quốc tế), bao gồm giảm hơn một nửa lượng khí thải CO2 của ngành hàng không vào năm 2050.
Đối với Megill, một tương lai không có carbon cho ngành hàng không đòi hỏi thời gian, lòng can đảm và sự hợp tác. Ông nói: “Mục tiêu của chúng tôi là chứng minh rằng nó hoạt động và hy vọng thuyết phục những người khác làm cơ sở hạ tầng để tạo ra hydro xanh. Ông hy vọng rằng vào năm 2030, công nghệ mà Phoenix đã trình diễn có thể được sử dụng để tạo ra một chiếc máy bay chở khách thương mại, nhưng một nhà đầu tư lớn sẽ cần phải tiếp quản.
Một mô hình tỷ lệ 1: 3 của Phoenix, với sải cánh 5,7 mét, sẽ thực hiện chuyến bay đầu tiên vào năm sau, không nghi ngờ gì nữa, nhấn mạnh một lần nữa rằng về mặt kỹ thuật, khả năng bay không trung hòa cacbon là có thể và hydro lỏng là một loại nhiên liệu bền vững tiềm năng. Cho đến khi các nhà đầu tư nhìn thấy giá trị của nó, việc bay ít hơn có lẽ vẫn là con đường tốt nhất để đi lại.
