Jedným z najväčších výziev dnešnej doby je znižovanie emisií skleníkových plynov, ktoré negatívne ovplyvňujú klímu planéty. Letecký priemysel tvorí približne 2 % globálnych emisií CO2 a jeho ekologická stopa stále rastie. Americkí výskumníci z FAMU-FSU College of Engineering predstavili vodíkový systém, ktorý dokáže poháňať lietadlo a zároveň zabezpečuje aj jeho chladenie. O téme informoval portál Interesting Engineering.

Lietanie bez emisií

Vodík sa síce javí ako vhodná alternatíva k fosílnym palivám, pretože nezanecháva uhlíkové stopy, avšak jeho využitie naráža na riziká pri manipulácii na palube lietadiel a taktiež na problém skladovania. Vedci vytvoril efektívny systém, ktorý tieto problémy rieši komplexne. Navrhli ho pre koncepčné 100-miestne hybridno-elektrické lietadlo, ktoré využíva kombináciu vodíkových palivových článkov a turbín poháňaných supravodivými generátormi.

Na rozdiel od bežných systémov, kde sa chladenie rieši samostatne, využili kvapalný vodík, ktorý pri cirkulácii cez tepelné výmenníky odoberá prebytočné teplo z generátorov, motorov aj elektroniky. Dosiahli tak úsporu hmotnosti a aj miesta v trupe lietadla, čo zrejme v budúcnosti ocenia cestujúci.

Freepik

Vodík by sa mal skladovať pri extrémne nízkej teplote –253 °C, preto sa rozhodli optimalizovať celý systém. Kľúčovým ukazovateľom sa stal nový gravimetrický index, čo predstavuje pomer medzi množstvom použiteľného vodíka a celkovou hmotnosťou systému. Dosiahli hodnotu 0,62, čo znamená, že 62 % hmotnosti tvorí samotný vodík.

Unikátnou súčasťou návrhu je aj spôsob chladenia. Supravodivé komponenty elektrických lietadiel musia fungovať pri veľmi nízkych teplotách a zvyčajne to znamená nutnosť dodatočného chladiaceho systému. V tomto prípade však vedci využívajú samotný vodík.

Pri cirkulácii cez výmenníky tepla pohlcuje prebytočné teplo z generátorov, motorov a elektroniky. Tým sa zároveň predhrieva na optimálnu teplotu pre ďalšie využitie v palivových článkoch a turbínach, čím sa zvyšuje celková energetická efektivita.

Ďalšou významnou inováciou je úplné vyradenie mechanických čerpadiel, ktoré bývajú náročné na údržbu a zbytočne pridávajú na váhe. Systém využíva tlak v nádrži na reguláciu toku vodíka. Tlak sa upravuje prostredníctvom vstrekovania plynu alebo ventilácie, pričom celý proces je automaticky riadený senzormi, ktoré reagujú na aktuálnu potrebu energie počas letu.

Z konceptu prechádzajú na testovanie

Výskumníci v štúdii, ktorá bola publikovaná v Applied Energy uviedli, že systém dokáže dodať až 0,25 kg vodíka za sekundu, čo predstavuje výkon potrebný na odber až 16,2 megawattov počas vzletu alebo v núdzových režimoch. Vedci plánujú postaviť prvý prototyp a vyskúšať ho v Centre pre pokročilé energetické systémy na Floride. Na projekte spolupracujú viacerí odborníci z prestížnych univerzít v spolupráci s NASA.

Čítajte viac z kategórie: Ekológia