Budućnost letenja - koja su alternativna goriva za avione

Budućnost letenja je trebala doći sa zrakoplovima na vodik, ali avioni još uvijek lete na kerozin. Pa kako ćemo letjeti kad ga ponestane? 

Trebale su samo 32 sekunde da nestane vjera u zračne brodove i vodik koji je nekoć ohrabrila nastanak Hindenburga, cepelina koji je izgorio u kobnom požaru prije 70 godina. Sada zrakoplovni sektor vraća ponovno vodik na scenu. No, ovaj put se to obećano "zeleno" gorivo za letove budućnosti tiho maknulo na stranu u korist biogoriva. "Danas proizvođači zrakoplova i motora ne uzimaju ozbiljno vodik kao gorivo. Malo je vjerojatno da će zadovoljiti standarde potrebne za siguran rad zrakoplova", kaže Christopher Surgenor, urednik i izdavač GreenAir, on-line izdanja usmjerena na zrakoplovstvo i okoliš.

"Postoje vrlo strogi tehnički uvjeti za mlazna goriva – točke smrzavanja, točke paljenja, itd. Zatim tu je i pitanje infrastrukture: kako bi se vodik skladištio, transportirao, itd. To će zahtijevati veliko postrojenje na svakom aerodromu." I dok je vodik kao potencijalno "zeleno" gorivo biva odbačeno u svijetu, zrakoplovne kompanije i proizvođači također se rješavaju svojeg nekad radikalnog koncepta o „krioplanima“ na vodik.
Trebamo li biti zabrinuti? Zrakoplovne industrije jesu. Jer bez obzira na to koje će se gorivo koristiti za sve letove sutrašnjice, budućnosti putničkih mlaznih aviona kakve sada poznajemo je presuđeno. Dijeleći sudbinu i drugih potrošača fosilnih goriva, mlažnjaci će morati pronaći alternative za kerozin ako žele preživjeti i poslije sredine 21. stoljeća, kada se prema najoptimističnijim podacima, očekuje da Zemlja preda i zadnje količine nafte. Postojala je nada da bi vodik mogao biti gorivo za sljedeću generaciju putničkih mlažnjaka ili krioplana. Sada su se i te nade raspršile.

Tri puta učinkovitiji od nafte, ali četiri puta voluminozniji - čak u tekućem stanju - vodik već pogoni nekoliko prototipa krioplana širom svijeta. No, unatoč milijardama uloženim u istraživanja, njihova komercijalizacija nije uspjela jer vodik nisu uspio dokazati da je zeleniji od drugih izvora energije. "Troškovi energije za proizvodnju vodika su ogromni", kaže profesor Ian Poll, šef tehnologije u organizaciji za razvoj održivog zrakoplovstva Omega koju financira britanska vlada.  "Vodik se mora proizvesti sa strašno puno energije. Trebamo izvor električne energije koji ne emitira CO2, a takvih baš i nema." Ističe da kada se svjetske cijene nafte kreću na razini od 70 do 85 dolara za barel, alternativna goriva do nedavno jednostavno nisu bila održiva i ekonomski konkurentna.

No, samo prije 12 godina, stručnjaci i veliki dio zrakoplovne industrije mislilo je da će vodik biti novo super-gorivo. Mislili su da će tekući vodik dobiven iz hidroelektrana biti konačan čisti izvor energije koji će uz neke izmjene biti lako koristiti kod današnjih zrakoplova. Radikalni redizajn svjetske zrakoplovne flote planirao je izgled aviona prikladan za nošenje glomaznog ukapljenog plina. Rezultat je bio da novi izgled krioplana podsjeća na nekadašnji Thunderbird 2 - s kratkim krilima i lagano izbočenim trupom. Milijuni funti poreznih obveznika slijevali su se u projekte koji se nisu makli dalje od crtaćih stolova zbog činjenice da je vodik ostao skup i da zagađuje okoliš.

Od 2000. godine, Airbus je surađivao s europskim projektom izgradnje krioplana koji je više od dvije godine financirala Europska komisija. Namjera je bila da se procijene mogućnosti vodika u razvoju aviona koji bi imao nultu emisiju ugljika. Istraživači su otkrili da će zrakoplov zahtijevati spremnike goriva četiri puta veće od današnjih. Modeli su pokazali da će se s većom vanjskom površinom povećati energetska potrošnja i više desetina posto, a operativni troškovi za oko 5 posto.

Najveći problem je bio kako u avionu uskladištiti glomazni vodik, a zadržati aerodinamička svojstva zrakoplova. Prema inženjerima u tvrtki Daimler-Benz Aerospace, koji su izgradili mali demonstracijski mlažnjak, odgovor je postaviti spremnik goriva iznad putničke kabine. To putnike može učiniti pomalo nervoznim dok sjede ispod tona duboko smrznutog i visoko zapaljivog vodika. Ali, stručnjaci tvrde, putnici se ne moraju zabrinjavati zbog toga.
"Raspored spremnika dozvoljava da kabina i odjeljak za teret ostanu samostalni, a u slučaju nezgode ili curenja vodik može ići gore. Prije nekoliko godina, testovi NASA-e su pokazali da vodik predstavlja tek malu opasnost za putnike, čak i u slučajevima nesreće", kaže glasnogovornik Daimler-Benz Aerospace Rolf Brandt.

Izgorjeti na smrt, čini se, nije više sudbina putnika. Vodik gori na niskoj temperaturi tako da bi aluminijski trup zrakoplova štitio putnike unutar aviona. Ali smrzavanje na smrt, međutim, mogla bi biti druga stvar. Vodik koji se koristi za krioplane je ohlađen na -253° C. Unatoč nedostacima, reakcije iz zrakoplovne industrije su bile pozitivne. Airbus i partner Daimler-Benz Aerospace obećavaju zamijeniti kerozin s vodikom do 2020. godine. No, za zrakoplovne divove vodik više nije privlačan. Stoga će se i dalje nastaviti s fosilnim gorivima.
"Kerozin je vrlo dobro gorivo i jako se teško natjecati s njim", objašnjava Rainer von Wrede, iz Airbusovog odjela istraživanja i tehnologije. "U načelu, moguće je letjeti s vodikom, mi smo dokazali taj koncept, ali sada ne možemo proizvesti dovoljno vodika za zrakoplovstvo na ekološki prihvatljiv način."

Airbus i zrakoplovna industrija, posvetili su druga svoja istraživanja na smanjenje potrošnje i razvoj onoga što nazivaju zeleniji sintetički kerozin i lakši zrakoplovi i motori. Avioni na vodik, nuklearni pogon za zrakoplove, solarna energija i električni pogon komercijalnih zrakoplova, sve su to koncepti koje su  sada napuštene u ovom kratko-do srednjoročnom razdoblju.

"Velika stvar su alternativna mlazna goriva. Načelno biogoriva koja dolaze iz obnovljivih izvora, a da se ne natječu s hranom i vodom", kaže gospodin Surgenor. "Oni moraju biti "drop-in“ goriva. Drugim riječima da nema većih ili još bolje nikakvih promjena motora zrakoplova i da nema promjena na postojećim sustavima za prijevoz goriva. Alternativna goriva su „ukapljeni ugljen“ ili coal-to-liquid (CTL)  te „ukapljeni plin“ ili gas-to liquid (GTL) kao mlazna goriva koja su sada u potpunosti certificirana u mješavinama 50-50, iako je CTL mlazno gorivo u uporabi u južnoafričkim zračnim lukama već mnogo godina."

S obzirom na dugi proizvodni ciklus u zrakoplovstvu, ako se zrakoplovne kompanije ne žele prizemljiti,morat će se okrenuti  alternativnim gorivima prije nego kasnije. No, dok zrakoplovstvo raste po stopi od oko 9 posto godišnje, u skladu s Međuvladinim panelom o klimatskim promjenama, emisije stakleničkih plinova iz zrakoplovnog sektora procjenjuju se na oko 3,5 posto emisija iz razvijenih zemalja, uz utjecaj dušikovog oksida i drugih plinova za koji se procjenjuje da su "oko dva do četiri puta veće od onih CO2", ozelenjavanje neba će ići teško.

Druga goriva za avione
1) Biogoriva: "ukapljena biomasa" ili biomass-to-liquid (BTL) 

Studija istraživačkog centra američke vlade pokazuje da bi 17 posto uvozne nafte za transport u Sjedinjenim Državama moglo biti zamijenjeno biogorivom od algi. U tijeku su pokusi za proizvodnju tog goriva u kojima se kao izvor goriva koristi sve, od algi do smeća. Do prije pet godina, za biogorivo se nije mislilo da je tehnički izvedivo kao zamjena za kerozin. Sada se ono smatra najboljim načinom da se osigura održiva budućnost za zelenu zrakoplovnu industriju, a očekuje se da budu certificirani za komercijalnu upotrebu u avionskim  mješavinama 50-50 u idućih šest mjeseci.
Nedostatak
Uzgoj biljaka za izradu biogoriva može stvoriti više CO2 nego kerozin. Izvješće ActionAid i RSPB je utvrdilo da će proizvodnja goriva od biljke Jatrophe stvarati 2,5 do 6 puta više stakleničkih plinova od fosilnih goriva.

2) Ukapljeni ugljen ili Coal-to-liquid (CTL) 

Pretvaranje ugljena u tekuće gorivo (CTL) - proces koji se od strane stručnjaka naziva likvefakcija ugljena ili ukapljivanje ugljena - omogućuje da se ugljen koristi kao alternativa nafti. Sada je u potpunosti certificirana mješavina  50-50, a CTL mlazno gorivo je u uporabi u južnoafričkim zračnim lukama već mnogo godina. Ta zemlja jedina ima komercijalnu industriju proizvodnje ukapljenog ugljena danas.
Nedostatak
Čak i ako bude ustrajnog rasta cijena nafte, povećanje proizvodnje ukapljenog ugljena do značajne razine trajat će desetljećima. Vrlo bogat ugljikom.

3) Ukapljeni plin ili gas-to liquid (GTL) 

Rafinerijski procesi pretvaraju prirodni plin ili neke druge plinovite ugljikovodike u benzin ili dizel gorivo. Plinovi bogati metanom pretvaraju se u tekuća sintetička goriva, bilo putem izravne pretvorbe ili u sintetičko gorivo koristeći Fischer Tropschov proces. GTL ima isti CO2 životni ciklus kao i konvencionalno mlazno gorivo, iako ima prednost u ostvarivanju uvjeta lokalne kvalitete zraka, zahvaljujući tome što je bez sumpora i smanjenim količinama štetnih čestica, a za proizvodnju može koristiti i metan iz platformi za bušenje nafte koji se obično spaljuje. 

Izvor: Independent