Đến thời điểm hiện nay, máy bay không sử dụng nhiên liệu carbon hiện đang được phát triển chủ yếu sử dụng động cơ điện nguồn ắc quy. Nguồn năng lượng có những hạn chế khiến một số tập đoàn muốn sử dụng hydro làm nhiên liệu, ý tưởng này gây lên sự quan tâm lớn của cộng đồng khoa học hàng không thế giới.
 |
| Máy bay taxi “Sky”, sử dụng nhiên liệu hydro của công ty Alaka'i Technologies. Ảnh Scieance Times Hàn Quốc |
Tháng 05/2019, công ty Alaka'i Technologies, có trụ sở tại Massachusetts công bố một thiết kế máy bay taxi đa động cơ 5 chỗ ngồi, sử dụng năng lượng điện bằng pin nhiên liệu hydro.
Chiếc taxi bay này được gọi là 'Sky', có tầm bay khoảng 640 km, cất cánh và hạ cánh thẳng đứng, có thể hoạt động trong thành phố, nơi không có đường băng.
Một trong những khó khăn công nghệ là lưu trữ các bình chứa hydro có kích thước lớn, Alaka'i Technologies giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng hydro hóa lỏng làm nhiên liệu và đang nỗ lực chế tạo một nguyên mẫu. Cục hàng không liên bang Mỹ sẽ thử nghiệm nguyên mẫu này vào năm 2020.
Ngày 14/01/2019, Công ty hàng không khởi nghiệp ZeroAvia tại Thung lũng Silicon, Hollister, Califonia cho biết đang phát triển và thử nghiệm một máy bay hạng nhẹ, chạy bằng động cơ điện sử dụng pin nhiên liệu hydro. Công ty đã thành công khi chế tạo hệ thống chuyển động điện, cho phép máy bay cất cánh và hạ cánh, bay trong một thời gian nhất định, nhưng vẫn phải sử dụng pin điện cung cấp năng lượng. Những tháng cuối năm 2019, Công ty dự kiến tiến hành chuyến bay thử nghiệm, sử dụng pin nhiên liệu hydro sản xuất điện, cung cấp cho động cơ máy bay.
|
|
ZeroAvia đặt mục tiêu đến năm 2022 đưa một máy bay cánh quạt 20 chỗ ngồi vào tuyến bay thương mại tầm ngắn, cung cấp năng lượng bằng nhiên liệu hydro. Nhiên liệu được lưu trữ trong các bình áp suất cao. Công ty dự kiến máy bay sẽ bay trong phạm vi khoảng 800km.
ZeroAvia có lợi thế trong ứng dụng thực tế
ZeroAvia phát triển máy bay chạy bằng động cơ điện pin nhiên liệu hydro tương đối gần đây. Trong khi Alakai dành bốn năm phát triển Sky, hiện chỉ bay được trong một thời gian ngắn.
Zero Avia sử dụng trong thử nghiệm chiếc máy bay 6 chỗ ngồi Pfeiffer Matrix đã được thương mại hóa, chỉ thay thế khoang động lực bằng trạm nguồn điện có nhiên liệu là khí hydro.
ZeroAvia, chọn phương tiện nâng cấp là một máy bay cánh quạt đã được chứng minh thỏa mãn tất cả các yêu cầu kỹ thuật hàng không, do đó Công ty chỉ tập trung phát triển hệ thống động lực và nguồn pin nhiên liệu.
Tổng giám đốc và là người sáng lập hãng ZeroAvia Val Miftakhov, trả lời phỏng vấn tạp chí Công nghệ, Kỹ thuật và Tin tức công nghệ IEEE Spectrum cho biết:
“Hiện ngay chúng tôi đang thử nghiệm một máy bay sáu chỗ ngồi với hai tấn hàng hóa cùng một lúc. Sang năm 2020, chúng tôi sẽ trình một thiết kế để có được giấy chứng nhận của FAA cho phép công ty cải tiến phần động lực và thử nghiệm một máy bay chở khách có 20 chỗ ngồi”.
Máy bay chạy bằng nhiên liệu Hydro của công ty ZeroAvia bay thử nghiệm
Lưu trữ hydro, chìa khóa của sự thành công trong chuyển đổi năng lượng
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm động cơ sử dụng khí hydro trong nhiều thập kỷ. Hydrogen có năng lượng gấp ba lần so với nhiên liệu carbon có cùng khối lượng có trọng lượng hệ thống nhẹ hơn so với động cơ điện chạy bằng pin và giảm thiếu đến mức tối đa khí thải carbon dioxide. Điểm khó khăn duy nhất là hydro nhẹ và có mật độ rất thấp, động cơ cần có một bình nhiên liệu lớn để có thể bay trên quãng đường dài.
Hai công ty Alakai và ZeroAvia thực hiện hai phương pháp khác nhau nhằm khắc phục khó khăn về mật độ hydro. Alakai đưa ra giải pháp lưu trữ hydro làm lạnh ở nhiệt độ -253 ° C trở thành hydro lỏng đậm đặc trong thùng chứa vách kép có áp suất 7 atm. Hydro lỏng, sử dụng làm nhiên liệu cho tên lửa hay máy bay taxi đô thị phải giải quyết hai vấn đề, xác định độ an toàn trong khai thác sử dụng và phát triển các cơ sở công nghiệp sản xuất hydro lỏng.
ZeroAvia sử dụng giải pháp nén khí hydro đến áp lực khoảng 340 atm. Phương thức này có thể nhận được chứng nhận FAA dễ dàng do đây là phương pháp tương tự như các bình nhiên liệu hydro bán rộng rãi trên thị trường. Giải pháp nay gây bất lợi trong thiết kế khí động học do bình chứa lớn và phải gắn bên ngoài máy bay.
Đến thời điểm này, các máy bay sử dụng năng lượng điện chỉ có thể bay được trên khoảng cách ngắn với thời lượng không dài, gây khó khăn cho quá trình thương mại hóa. Điều đó khiến cho pin nhiên liệu hydro có thể có được cơ hội tốt do kinh tế hơn và có thể đáp ứng yêu cầu cho các chuyến bay xa hơn.
Ông Mistakov cho biết, các cuộc khảo sát cho thấy, khoảng 50% các tuyến đường hàng không thế giới có chiều dài chưa đến 800 km. Khoảng cách bay 800km cho phép thương mại hóa sản phẩm. Chi phí nhiên liệu và kỹ thuật bảo trì bảo dưỡng máy bay sử dụng pin nhiên liệu hydro chỉ bằng một nửa so với máy bay động cơ nhiên liệu hóa thạch hiện có.
Vấn đề trở ngại duy nhất, đó là phương pháp lưu trữ hydro sao cho nhiên liệu này có thể được bảo quản như xăng, dầu. Trong tình huống có thể tìm ra được giải pháp này, nhiên liệu hydro sẽ có một cuộc cách mạng, thay thế hoàn toàn nhiên liệu hóa thạch trong thời gian ngắn.
