الطائرات التي تعمل بالهيدروجين

سيلعب الطيران الذي يعمل بالهيدروجين كمصدر للطاقة دورًا رئيسيًا في تحويل الطيران إلى نظام خالٍ من الكربون، ويكون ذو تأثير مناخي محايد خلال العقود القليلة القادمة، كما يمكن أن تساعد ابتكارات الطائرات الجديدة والمحركات الهوائية والأنظمة جنبًا إلى جنب مع تقنيات الهيدروجين في تقليل تأثير الاحتباس الحراري الناتج عن الطيران بنسبة 50 إلى 90٪، علاوة على ذلك، يمكن أن تساعد هذه الابتكارات في تحقيق أهداف التخفيض الجذري لانبعاثات الطيران المنصوص عليها في الصفقة الخضراء للاتحاد الأوروبي.

إمكانات الهيدروجين للاستخدام في الطيران

هناك إمكانات للهيدروجين حتى يستخدم في الطيران، حيث وجدت الدراسة أن الهيدروجين يمكن استخدامه كمصدر أساسي لطاقة للدفع، إما لخلايا الوقود أو الاحتراق المباشر في المحركات الحرارية (التوربينات الغازية) أو ككتلة بناء للوقود السائل الصناعي، كما يمكن أن يعمل بشكل عملي على تشغيل الطائرات مع دخول الخدمة بحلول عام 2035 لفترة قصيرة

كما أن الطائرات ستكون بتكلفة أقل من 18 يورو، أي ما يعادل (20 دولارًا) إضافية لكل شخص في رحلة قصيرة المدى، بالإضافة لتقليل التأثير المناخي بنسبة 50 إلى 90 ٪، حيث يمكن أن يلعب الهيدروجين دورًا رئيسيًا في المزيج المستقبلي للطائرات وتقنيات الدفع.

والهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرة في الطبيعة ويحتوي وهو في صورته السائلة على طاقة تزيد بمقدار 2.5 مرة لكل كيلوغرام عن الكيروسين وعند الاحتراق، ينتج الهيدروجين بخار الماء فقط كمنتج ثانوي، لأن الوقود لا يحتوي على الكربون.

إلى ماذا يتطلب استخدام الهيدروجين في الطائرات

سيتطلب هذا الابتكار التجريبي بحثًا وتطويرًا مهمًا للطائرات، ومواصلة تطوير لتكنولوجيا خلايا الوقود وخزانات الهيدروجين السائل، وكذلك الاستثمار في البنية التحتية للطائرات والهيدروجين واللوائح المصاحبة ومعايير الشهادات لضمان أن الطائرات التي تعمل بالهيدروجين آمنة وموثوقة واقتصادية ويمكن أن تأخذنا إلى السماء.

يتوقع خبراء الصناعة أن الأمر سيستغرق من 10 إلى 15 عامًا لتحقيق هذه التطورات المهمة، وبالتالي يجب أن يبدأ البحث الآن، حيث قدرت الدراسة أنه يمكن تطوير أول طائرة تعمل بالطاقة الهيدروجينية قصيرة المدى بحلول عام 2028 إذا تم إجراء استثمارات كافية في البحث والتطوير وسيتم نرها في السوق بحلول عام 2035.

التحديات التقنية والخصائص الفريدة للهيدروجين كمصدر للطاقة على متن الطائرة تجعله الأنسب لطائرات ركاب وطائرات إقليمية وقصيرة المدى ومتوسطة المدى على مدى العقود المقبلة، ومن المرجح أن يعتمد السفر الجوي لمسافات طويلة على أنواع الوقود الهيدروكربوني السائل؛ ولكن بشكل متزايد ستحتاج هذه أيضًا إلى أن تكون مستدامة وستعتمد أنواع الوقود أيضًا على الهيدروجين لإنتاجها.

سياسات إيجاد طائرات تعمل بالهيدروجين

• إنشاء خارطة طريق طيران لتوجيه الانتقال لإستخدام الهيدروجين، حيث أن هذا يحتاج إلى تحديد طموحات واضحة ومواءمة المعايير وتنسيق بناء البنية التحتية والتغلب على إخفاقات السوق وتشجيع الصناعات.

• زيادة قوية في أنشطة البحث والابتكار (R&I) والتمويل على المدى الطويل، حيث أن هذا من شأنه أن يؤدي إلى اليقين القانوني والمالي لتطوير التكنولوجيا.

• يجب أن يتم وضع إطار طويل الأجل للقطاع، بما في ذلك كيفية قياس تأثير المناخ وكيفية تنفيذ خارطة الطريق.

هل يمكن أن تكون طائرات الهيدروجين مستقبل الطيران

اليوم، يعتبر الطيران مسؤولاً عن 3.6٪ من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الاتحاد الأوروبي، حيث تستخدم الطائرات الحديثة الكيروسين كوقود وتطلق ثاني أكسيد الكربون الضار في الغلاف الجوي ولكن ماذا لو كانت هناك طريقة أخرى مثل استخدام الهيدروجين؟

كما قلنا أحد الإقتراحات المحتملة هو استعمال نوع جديد من الوقود في الطائرات حتى لا تنتج انبعاثات ضارة مثل الهيدروجين، حيث يُعرف الهيدروجين منذ فترة طويلة بأنه وقود مستدام، ويكتسب الآن قوة دفع كبيرة كإمكانية للطيران، وتجري بالفعل اختبارات لإثبات فعاليته.

كما أن الطائرات التي تستعمل الهيدروجين تصدر منها المياه فقط، وتشير الدراسات المبدئية إلى أنها يمكن أن تقارب سرعتها نفس سرعة الطائرات التقليدية، حيث تقل أكثر من 100 راكب في كل مرة على لعدة آلاف من الكيلومترات، وقال تقرير جديد عن قدرة الطيران الذي يشتغل بالهيدروجين إن مثل هذه الطائرات يمكن أن تدخل السوق في وقت قريب بحلول عام 2035.

ما هي مكونات طائرات الهيدروجين

تحتوي طائرات الهيدروجين أساسًا على أربعة مكونات رئيسية وهي:

• نظام تخزين لحفظ الهيدروجين السائل بأمان.

• خلايا وقود لتحويل الهيدروجين إلى كهرباء.

• جهاز للتحكم في قوة الخلايا.

• محرك لتشغيل المروحة.

ومن أجل صنع طائرات تجارية كاملة، يجب تطوير كل هذه المجالات الأربعة بشكل كافٍ، وتعمل مجموعة نقل الحركة التي يتم تطويرها على تحويل الهيدروجين إلى عزم دوران لتحريك المروحة، كما إنه فعال للغاية وهادئ أيضًا للتشغيل وينتج نفس القدر من الضوضاء مثل محرك الاحتراق الداخلي للسيارة، مما يعني أن الركاب سوف يقضوال رحلة جميلة وهادئة.

هل استخدام الهيدروجين آمن كوقود

كانت السلامة دائمًا الأولوية الأولى لجميع الأشخاص العاملين والمشاركين في الطيران سواء كان في مجال الصناعة أو الصيانة أو التشغيل، كما ويعد نقل الوقود السائل والتعامل معه وحرقه إجراءً عاديًا شائعًا، والهيدروجين مثل البنزين أو الكيروسين قابل للاشتعال وهو كذلك أيضا مادة خطرة.

أيضًا تم إجراء العديد من الدراسات لتقييم الجوانب الفيزيائية المحددة لأنواع الوقود المختلفة ومقارنتها بالهيدروجين، حيث تظهر تلك الدراسات أن بعض خصائص الهيدروجين تجعله أكثر أمانًا كوقود من الكيروسين، بينما تجعله الخصائص الأخرى أكثر خطورة.

هل تكلفة إنتاج الهيدروجين مرتفعة

انخفضت تكلفة إنتاج الهيدروجين النظيف في السنوات الأخيرة بفضل الكهرباء المتجددة الأرخص ثمناً وتكنولوجيا الإنتاج الأكبر والأرخص، وفي الوقت نفسه حقق أداء خلايا وقود الهيدروجين من حيث المتانة والسعة والتكلفة خطوات كبيرة إلى الأمام، فلقد أتاح هذا المزيج الآن إمكانية البحث عن مثل هذه الحلول لإزالة الكربون من صناعة الطيران.

وكانت نتائج الدراسة واضحة بشأن الإمكانات الهائلة للهيدروجين في الطيران، كما إن قطاع الهيدروجين وخلايا الوقود جاهز للعمل جنبًا إلى جنب مع صناعة الطيران لتصميم واختبار وإنتاج المكونات المطلوبة وجعل الطيران عديم الانبعاثات حقيقة يومية، ولا تزال هناك معوقات كبيرة للوصول ذلك، ولكن إذا أمكن تجاوزها، فقد يكون مستقبل الطيران أكثر أمانًا وخضرة مما هو عليه الآن ويكون مكونًا فعالاً لعالم منزوع الكربون.

هل كان هناك رحلات فعلية لطائرات تعمل بالهيدروجين

نعم، تم الوصول إلى تقدم في تطوير التكنولوجيا الأساسية لطائرات الهيدروجين، حيث أنه في عام 2008، طارت بوينج بإنتاج أول طائرة تشتغل بالهيدروجين في العالم من مطار بالقرب من بإسبانيا، وهي طائرة لها كرسي واحد وأكدت أن استعمال الهيدروجين كان ممكنًا وفي عام 2016، انطلقت أول طائرة هيدروجينية بـ 4 كراسي، تم بناؤها في ألمانيا من قبل وكالة أبحاث الطيران الألمانية (DLR)، وجامعة أولم وشركة تدعى (H2FLY)، من مطار شتوتغارت.

ومرة أخرى قالت دراسات أن الطيران الذي يعمل بالهيدروجين، إنه يمكن استعمال الهيدروجين بشكل فعلي بحلول عام 2035 لعمل طائرة ركاب تجارية في رحلة تصل إلى 3000 كيلومتر، وبحلول عام 2040 أو ما بعده، كما يجب أن يكون من الممكن أيضًا إنشاء رحلة طيران متوسطة المدى تصل إلى 7000 كيلومتر، مما يترك فقط السفرات الطويلة للطيران العادي أو التقليدي.

كما أن هناك دراسات لتعجيل إيجاد هذه التقنيات في السوق، وهذا يعني أنه سوف تقوم الأراضي الأوروبية بربط جميع المدن الكبرى فيها باستعمال طائرات تشتغل بواسطة الهيدروجين بحلول عام 2050، السيناريو الطموح هو أن 40٪ من أسطول (الطيران الأوروبي) سيعمل بالهيدروجين.