Vodík letadlo je letadlo poháněn vodíkem . Dihydrogen může napájet buď palivové články, které vyrábějí elektřinu pro pohon elektromotorů , nebo přímo do reaktorů . To může být uloženo na palubě nebo ve formě vysokotlakého stlačeného vzduchu, nebo v kapalné formě při teplotě -253 ° C .
U palivových článků modelu se letadlo má pod tlakem vodíkové nádrže , které dodávají do palivového článku, která zase produkuje elektřinu rekombinací vodíku s kyslíkem; tato elektřina nakonec dodává elektrické motory letadla . Jakmile je vodík vyroben na zemi, jediným uvolněním z tohoto spalování je vodní pára .
První prototyp vodíkového letounu navrhl Boeing a poprvé vzlétl v roce 2008. Letoun měl rozpětí křídel 16,3 metru, délku 6,5 metru a hmotnost 800 kg , nádrž na vodík měla objem 34 litrů. První let se uskutečnil ve Španělsku a trval jen dvacet minut, kolem 100 km / h a ve výšce 1000 metrů. Kromě palivového článku mělo letadlo na palubě lithium-iontovou baterii, která poskytovala energii potřebnou pro vzlet. Plavidlo bylo vyrobeno rakouskou společností Diamond Aircraft Industries a poté upraveno společností Boeing Research & Technology Europe.
V roce 2020 Airbus oznámil, že si přeje, aby zahájila program rozvoje v roce 2028 a vybudovat vodíku letadla do roku 2035 s cílem decarbonizing v odvětví letecké dopravy, které dnes závisí na 100% na fosilních palivech . Budou nabízeny tři modely:
Vodíkové letadlo je považováno za „hlavní strategickou osu“ evropského výrobce letadel při přípravě na jeho přechod do postkarbonového světa. Francouzský stát se rozhodla vyčlenit 1,5 miliardy eur na vývoj tohoto letadla jako součást svého plánu podpory pro odvětví letecké dopravy v návaznosti na nemoc 2019 koronavirů zdravotní krizi .
Podle generálního ředitele Airbusu Guillaume Fauryho by investice na dokončení projektu představovala desítky miliard eur.
Boeing tyto ambice a priori zatím nemá, společnost známá svými projekty byla až do jejich dokončení utajována.
Airbus, Air Liquide a skupina ADP podepsaly v červnu 2021 dohodu o očekávání příchodu budoucích vodíkových letadel na letištích kolem roku 2035. Do podzimu 2021 plánují studovat situaci kolem třiceti letišť, konkrétněji o situaci Roissy -CDG a Orly, do konce roku. Tyto studie umožní zejména vědět, jaké množství vodíku bude muset být vyrobeno, k jakému datu, jakým způsobem a na jakém místě.
Airbus oznamuje v červnu 2021 vytvoření dvou „vývojových center s nulovými emisemi“, interně označených pod zkratkou ZEDC, která se nacházejí v Nantes a v Brémách, která budou odpovědná zejména za výrobu této komponenty. budoucí vodíkové letadlo: kryogenní tanky, od roku 2023. Letové zkoušky budou používat A380.
Při vývoji tohoto typu zařízení se vyskytují různé technické potíže.
Dihydrogen v přírodě neexistuje nebo téměř neexistuje, proto se musí vyrábět k pohonu palivových článků. Dnes 96% vyrobeného vodíku pochází z parního reformování uhlovodíků, zejména zemního plynu . Použití vodíku vyrobeného tímto způsobem nemá v současnosti žádný ekologický význam, protože i když jeho spalováním se uvolňuje pouze vodní pára, jeho produkce emituje velké množství CO 2..
Chemické rovnice pro tento proces je:
Výroba je zvláště znečišťující, když se uhlí používá k výrobě vodíku.
Pro výrobu dihydrogenu bezuhlíkovým způsobem je možné elektrolyzovat vodu, která disociuje molekuly vody a vytvoří tak dihydrogen na jedné straně a dioxygen na druhé straně. Ale tento proces je skutečně bez uhlíku, pouze pokud je elektřina, která napájí elektrolyzér, také bez uhlíku, jinými slovy, elektrolyzér musí být napájen obnovitelnou nebo jadernou energií . Pokud se vodík vyrábí tímto způsobem, označuje se jako zelený (obnovitelný) nebo žlutý (jaderný) vodík .
Výroba vodíku elektrolýzou vody s bezuhlíkovou elektřinou je nezbytnou podmínkou pro to, aby letecký sektor byl skutečně bezuhlíkový, ale tento způsob výroby zůstává obzvláště energeticky náročný. Výzkumný tým Toulouse se snažil odhadnout, kolik elektřiny by bylo zapotřebí k nahrazení petroleje z letiště Paříž-Charles de Gaulle, a dospěl k závěru, že by to trvalo pouze pro toto letiště:
Tato čísla vyvolávají otázku proveditelnosti energetického přechodu v leteckém odvětví, zejména v kontextu, kdy se očekává zdvojnásobení tohoto sektoru každých 15 let.
Kromě toho by tato letadla s „nulovými emisemi“ měla v nejlepším případě pouze dosah 3 500 km ; 40% emisí sektoru se vyskytuje při letech nad 3 500 km .
Kromě toho výroba elektřiny těmito takzvanými „nízkouhlíkovými“ výrobními metodami může vést k dalším problémům v oblasti životního prostředí, jako je významná spotřeba kovů a prostoru obnovitelnými energiemi , spotřeba uranu (což je hojná, ale neobnovitelná) zdroje ) a produkce radioaktivního odpadu v jaderném sektoru .
Parní reforma je nejekonomičtějším současným procesem výroby průmyslového vodíku: jeho cena se pohybuje kolem 1,5 € / kg . Vodík elektrolýzou je sám o sobě 6 € / kg, tedy čtyřikrát dražší. Kromě toho mohou při používání obnovitelných energií existovat potenciální další náklady.
Při vývoji svých letadel se bude Airbus muset spoléhat na rozvoj významného odvětví výroby vodíku, ale také na efektivní distribuční síť na letištích .
Kapalný vodík zabírá pro dané množství energie čtyřikrát větší prostor než petrolej. Kryogenní nádrže musí mít válcovitý nebo kulovitý tvar, aby odolaly tlaku, který komplikuje jejich integraci, například do křídel. Skladuje v kapalné formě, musí být vodík se ochladí na -253 ° C .
Dihydrogen lze také skladovat v komprimované formě v několika stovkách barů. Startup ZeroAvia tak v roce 2019 provádí testy na letadle vybaveném tanky připevněnými ke špičkám křídel, podobně jako u automobilů, které jsou již na trhu.