Samoloty na wodór mają problem z ciepłem. Druk 3D ma go rozwiązać
Współpraca pomiędzy Conflux Technology a Airbusem ma być kluczowa dla przyszłości lotnictwa. To właśnie nowe partnerstwo powstało w celu podjęcia wspólnych prac w zakresie opracowania zaawansowanego wymiennika ciepła wykonanego technologią druku 3D dla systemów napędowych w ramach programu ZEROe. To, co dokładnie narodzi się z tej współpracy, może okazać się fundamentalne dla bezpieczeństwa i wydajności przyszłych bezemisyjnych samolotów komercyjnych. Opracowywany wymiennik stanowi bowiem odpowiedź na kluczowe wyzwanie techniczne w sektorze lotnictwa wodorowego.
Czytaj też: Budownictwo przyszłości już istnieje i ma sześć nóg. Robot Charlotte buduje domy w 24 godziny
Systemy ogniw paliwowych o mocy megawatowej wytwarzają tak duże ilości ciepła, że ich skuteczne chłodzenie decyduje o niezawodności całego układu napędowego. Z drugiej strony samo zarządzanie termiką w systemach wodorowych jest wyjątkowo wymagające ze względu na wysoką gęstość energii ogniw paliwowych. Niewłaściwe odprowadzanie ciepła grozi nie tylko spadkiem wydajności, ale może prowadzić do poważnych usterek całego systemu napędowego.
Tutaj właśnie produkcja addytywna, czyli druk 3D, pokazuje swoją przewagę, bo umożliwia tworzenie skomplikowanych struktur wewnętrznych niemożliwych do uzyskania tradycyjnymi metodami. Dzięki temu wymienniki mogą osiągać wyższą efektywność przy jednoczesnej redukcji masy, co w lotnictwie ma kapitalne znaczenie. Warto przy tym pamiętać, że cały ten wysiłek ze strony Airbusa i Conflux Technology jest związany z programem ZEROe, który został zainicjowany w 2020 roku. Jego cel? Stworzyć pierwszy w pełni bezemisyjny samolot komercyjny wykorzystujący wodór.
Czytaj też: Najważniejszy samolot USA przyłapany w locie. Jakie tajemnice skrywa nietypowe wydanie?
W 2025 roku Airbus podjął strategiczną decyzję o skupieniu się na technologii wodorowych ogniw paliwowych jako podstawowej metodzie napędu, odchodząc od wcześniejszych koncepcji bazujących na bezpośrednim spalaniu wodoru. Nowa koncepcja zakłada w pełni elektryczny system napędowy ze śmigłami, zasilany ogniwami paliwowymi przekształcającymi wodór w energię elektryczną. Jedynym produktem ubocznym tej reakcji jest woda, co przy wykorzystaniu odnawialnego wodoru zapewnia praktycznie zerową emisję dwutlenku węgla. W marcu 2025 roku Airbus zaprezentował zaktualizowaną wizję samolotu wyposażonego w cztery 2-megawatowe silniki elektryczne. Każdy z nich będzie zasilany własnym systemem ogniw paliwowych, podczas gdy całość będzie korzystać z dwóch zbiorników ciekłego wodoru. Takie rozwiązanie ma zapewnić niezbędną gęstość mocy wymaganą w zastosowaniach komercyjnych.
Mimo dosyć obiecujących wyników z przeszłości program ZEROe napotyka poważne przeszkody. Pierwotny termin wprowadzenia samolotu wodorowego do służby komercyjnej w 2035 roku został przesunięty na lata 2040-2045. Wyzwania wykraczają poza samą technologię i obejmują przede wszystkim budowę infrastruktury do produkcji, dystrybucji oraz przechowywania wodoru na lotniskach. Budżet przeznaczony na badania i rozwój programu został zmniejszony o 25%, co zmusiło do rezygnacji z planowanych testów w locie z wykorzystaniem platformy A380. Pomimo tych trudności Airbus kontynuuje prace rozwojowe. W 2024 roku zakończył kompleksowe testy zintegrowanego stosu ogniw paliwowych, silników elektrycznych, skrzyń biegów, inwerterów i wymienników ciepła. Zintegrowane testy naziemne zostały zaś zaplanowane na 2027 rok w Electric Aircraft System Test House w Monachium.
Czytaj też: Fotografia z orbity wywołała międzynarodowe napięcie. Chiny odsłoniły amerykańską tajemnicę
Równolegle Airbus rozwija współpracę z Air Liquide nad systemem Liquid Hydrogen BreadBoard, który umożliwi testowanie przechowywania i dystrybucji ciekłego wodoru w warunkach lotu. Program Hydrogen Hubs at Airports obejmuje już ponad 220 lotnisk na całym świecie, tworząc fundamenty przyszłej infrastruktury wodorowej. Patrząc realistycznie, droga do komercyjnego lotnictwa wodorowego jest dłuższa niż początkowo zakładano, ale prace takie jak te prowadzone przez Conflux przynajmniej utrzymują tę wizję w sferze realnych możliwości.