“最大”氢动力飞机首飞引发深思

1.“最大”氢动力飞机引关注

2023年的1月19日,被称为有史以来最大的氢电动力飞机在英国首飞成功。这次首飞虽然只持续了10分钟,但新闻界认为这已具有非常特殊的意义。因为在人类商业航空迈向绿色旅行的进程中,新能源一直备受瞩目,被认为是一种非常有效的且值得期待的发展方向。在人类正在尝试的新能源中,氢燃料和氢电动力都被认为极具发展潜力,而氢电动力得到了尤为特别的关注。

这次首飞的这架道尼尔228,原本是一架双发飞机。这次在试飞中,它的左侧发动机被更换成了一台氢电发动机,而右侧仍然保留着霍尼韦尔的涡桨发动机。也就是说这次试飞中,它采用的是一种混动的布局,但是试飞取得了成功。虽然试飞的时间并不长,但是这种成功会让人们看到更多的希望。

2.氢电动力的构成方式

除了左发使用的是一台氢电发动机之外,严格意义上说,这应该是一台由电力驱动的螺旋桨发动机。在它的内部,装有液氢的燃料贮箱,同时还有两部氢燃料电池组。

氢燃料电池与普通的我们说的氢氧以燃烧的方式进行反应有所不同,燃料电池是由氢和氧在一个反应的薄膜上进行反应,这种反应它的强度相对比较低,但是产生电能的效率比较高,这种反应最后直接的表达就是产生源源不断的电能。

 

这种方式非常接近于我们已经熟悉的石化燃料的使用方式,就是飞机携带着一个油箱,油箱里的燃料源源不断地供给到发动机里,发动机以燃烧的方式,产生机械能。现在,飞机会携带这个液氢,液氢通过与氧在燃料电池里进行反应,反应产生的电能供给电动机带动螺旋桨来工作,这样一种方式被人们认为是极富发展潜力的方向。

 

目前,使用氢燃料电池显然是一个很好的探索方向,但是它也有自己目前的一些局限性。比如说,液氢的存储是要求很高的。它要求除了有压力容器之外,还必须有一个低温的环境。因为液氢对于环境温度的要求是非常非常高的。这样一来,就意味着飞机里一定有一个非常复杂的储氢装置,燃料电池本身的反应效率也是个问题。

 

但是无论是燃料电池还是锂电池,目前来讲还都处于一个探索阶段,人类的商业航空如果想要完全地绿色化,必须要求新的能源供应方式能够产生高密度的能量。同时,维持长时间的商业飞行还必须具有良好的经济性。

这个探索道路从目前来看,应该还是一个相对漫长的过程,很有可能最后的成功曙光会在15-20年之后才会迸发出来,变成人类商业航空的新的业态的一个大幕开启者。

3.国际民用航空组织的长期目标

美国国家可再生能源实验室的分析人士指出,首款50—70座的混合动力通勤飞机可能在2028年之后问世。在本世纪30年代,电动航空可能会真正起飞。

这对控制气候变化很重要。目前全球约3%的碳排放来自航空业,随着人口增长,预计将有更多乘客和航班。到2050年,航空业产生的二氧化碳排放量可能是新冠疫情前的3—5倍。国际民用航空组织的长期目标是,到2050年,航空业二氧化碳净排放量与2005年相比减少50%。实现这一目标需要混合使用不同的技术,包括电动飞机,并对其不断进行优化。

 

而且,飞机在跑道上滑行时仅使用电力,也能节省大量燃油并减少机场的本地碳排放。使用混合动力电动飞机,航空公司还可以更多地利用支线机场,降低拥堵,减少更大型飞机在跑道上的空转时间。

有鉴于电动飞机在节能减排方面的优势,多国政府也开始支持其发展。2020年12月,冰岛政府宣布计划在2030年实现国内航班零排放,为此将积极推动电动飞机运营。无独有偶,瑞典政府和挪威政府也分别宣布,将于2030年和2040年实现国内航班全部零排放,计划对电动飞机初期运营提供财政补贴。

 

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