ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА В АВИАЦИИ

PROSPECTS FOR USING HYDROGEN FUEL IN AVIATION

Daniil Mayachka

student, Department of Airports and Air Transportation, St. Petersburg University of Civil Aviation,

Russia, Saint Petersburg

Evgeniya Ostashkina

student, Department of Airports and Air Transportation, St. Petersburg University of Civil Aviation,

Russia, Saint Petersburg

АННОТАЦИЯ

С ростом осознания экологических проблем и необходимости перехода на устойчивые источники энергии водородное топливо становится одним из наиболее перспективных решений для авиации. Его использование может значительно снизить выбросы углекислого газа и других загрязняющих веществ. В данной статье будут проанализированы основные аспекты применения водородного топлива в авиации, включая его преимущества, возникающие проблемы и перспективы.

ABSTRACT

With the growing awareness of environmental issues and the need to switch to sustainable energy sources, hydrogen fuel is becoming one of the most promising solutions for aviation. Its use can significantly reduce the emissions of carbon dioxide and other pollutants. This article will analyze the main aspects of the use of hydrogen fuel in aviation, including its advantages, emerging problems and prospects.

Ключевые слова: топливо, авиация, водород.

Keywords: fuel, aviation, hydrogen.

Рассмотрим преимущества использования водородного топлива в авиации:

1. Экологичность. Водородное топливо обладает уникальными экологическими характеристиками. При его сгорании выделяется только вода, что позволяет снизить выбросы парниковых газов до нуля при использовании «зелёного» водорода и уменьшить загрязнение атмосферы за счёт отсутствия выбросов оксидов серы и сажи.

2. Высокая удельная энергия. Водород обладает удельной энергией в три раза выше, чем у традиционного авиационного керосина. Это открывает возможности для разработки летательных аппаратов с увеличенной дальностью полёта, а также для уменьшения общего веса топлива при эквивалентной энергоёмкости.

3. Гибкость производства. Водород можно производить из различных источников, включая:

- электролиз воды с использованием возобновляемых источников энергии (ветровых, солнечных);

- биомассу и промышленные отходы, что способствует переходу к циклической экономике.

Несмотря на очевидные преимущества, при переходе на водородное топливо мы столкнемся с рядом технических и инфраструктурных барьеров. Во-первых, водород требует специальных условий хранения и транспортировки:

- для сжиженного водорода необходима температура -253°C, для чего требуется создание криогенных систем.

- газообразный водород нуждается в высоком давлении (до 700 бар), что увеличивает массу и сложность оборудования.

Во-вторых, для использования водорода необходимо переработать конструкции самолётов, так как увеличенные топливные баки для хранения водорода занимают больше места. При этом изменится аэродинамика и масса самолёта.

В-третьих, стоимость «зелёного» водорода остаётся высокой, что ограничивает его массовое применение. Кроме того, необходима разработка глобальной инфраструктуры для его производства, хранения и заправки.

Несмотря на сложность реализации в настоящее время есть некоторые разработки и проекты:

1. Прототипы водородных самолетов:

- Airbus разработал концепцию самолётов ZEROe, которые планируют использовать водородное топливо;

- ZeroAvia успешно провела испытания самолёта на водородной тяге.

2. Гибридные системы. Гибридные двигатели, сочетающие водородное топливо и электрические системы, позволяют сократить затраты на внедрение водородных технологий и повысить эффективность полётов на короткие и средние расстояния.

Также существуют программы Европейского союза, такие как Clean Sky и Horizon Europe, активно поддерживают исследования в области водородной авиации.

В перспективы развития по использованию водородного топлива можно выделить:

1. Снижение стоимости «зелёного» водорода. С развитием технологий возобновляемой энергетики ожидается значительное снижение стоимости производства «зелёного» водорода, что сделает его конкурентоспособным с традиционным топливом.

2. Инфраструктурное развитие. Масштабное строительство заправочных станций, хранилищ и логистических цепочек для водорода создаст условия для его массового использования в авиации.

3. Улучшение технологий хранения и транспортировки. Разработка новых материалов и технологий, таких как композитные резервуары и более эффективные криогенные системы, решит проблему хранения водорода.

4. Переход на водородные двигатели. В долгосрочной перспективе возможен полный переход на водородные двигатели, включая турбореактивные, турбовинтовые и электрогибридные системы.

Использование водородного топлива в авиации представляет собой одну из самых перспективных стратегий для достижения устойчивого развития отрасли. Несмотря на существующие технические и экономические проблемы, инновационные разработки и глобальная поддержка создают условия для его успешного внедрения. Водородное топливо может стать ключом к экологически чистому будущему авиации, обеспечивая снижение углеродного следа и сохранение окружающей среды для будущих поколений.

Список литературы:

1. ZEROe [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.airbus.com/en/innovation/energy-transition/hydrogen/zeroe (дата обращения: 08.01.25)
2. Лучшим топливом для экологичной авиации может стать сжатый сжиженный водород Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://3dnews.ru/1098909/luchshim-toplivom-dlya-aviatsii-moget-stat-sgigenniy-i-dopolnitelno-sgatiy-vodorod (дата обращения: 08.01.25)