A közlekedés kizöldítésének egyfajta Szent Grálja a nullaemissziós repülés. Nem feltétlenül azért, mert a légiközlekedés károsanyag-kibocsátása olyan hatalmas lenne, a számítások szerint a globális szén-dioxid kibocsátás csupán 2,5-4 százaléka köthető e területhez. Mégis fontos lenne megtalálni a módját a repülés környezeti ártalmainak csökkentésére, mert a világ népességének jelentős része még nem is fér hozzá a repüléshez, mint közlekedési módhoz (2018-ban például a föld lakóinak csupán 11 százaléka ült legalább egyszer repülőgépre). Mivel belátható ideig még a nagy távolságok gyors leküzdésének a repülés lesz az egyetlen elérhető módja, ha azt szeretnénk, hogy minél több ember kapcsolódjon be a globális turizmus és gazdaság vérkeringésébe, akkor ahhoz bizony előbb nemcsak olcsóvá, de fenntarthatóvá is kell tenni a repülést. Ráadásul a nemzetközi repülés azon kevés területek egyike, amelynek kibocsátása nem országokhoz kötődően van elszámolva, ily módon például a klímaegyezmények sem szabályozzák, tehát kevesebb a nemzeti kormányoknak kevesebb érdekük fűződik e téren eredményeket elérni.
Aztán ott van az az egyszerűbb ok is, hogy ha a repülőgépeket sikerülne „kizöldíteni”, az azt mutatná, hogy nincsenek elérhetetlen célok e területen, hiszen ehhez képest nullemissziós autókat, teherautókat, buszokat, vonatokat, de még hajókat is jóval egyszerűbb készíteni, ahogy ezt számos sikeres példa is mutatja. Csakhogy a repülőgépek sokkal nagyobb kihívást jelentenek, hiszen nagyon kényes pontjuk a súly, mivel minden egyes plusz kilogramm a levegőbe emeléséhez újabb és újabb plusz energiára van szükség.
Nehézségek és nehézkedési erő
Ez a fő akadálya az elektromos repülőgépek áttörésének is. A jelenlegi akkumulátortechnológia egyszerűen még nem teszi lehetővé azt, hogy nagyméretű utas- vagy teherszállító gépeket hasznos terhükkel együtt akkumulátorokból nyert energiával emeljünk a levegőbe, egyszerűen azért, mert az ehhez szükséges akkumulátorkapacitás túl nehéz lenne. Jól érzékelteti a problémát, hogy egy mai sugárhajtómű tolóerejének kiváltására a most legelterjedtebb lítiumionos akkumulátorokból több száz tonnára lenne szükség, tehát vagy a szükséges tolóerőt, azaz a repülőgép méretét és tömegét kell nagyon lecsökkenteni, vagy az akkumulátorok tömegét, ami pedig csak valami radikálisan új, egyelőre még legfeljebb elméletben létező megoldással lehetne kivitelezhető.
Nem véletlen, hogy a kerozinnal hajtott sugárhajtóművön kívül jelenleg nem ismerünk erre a problémára jó megoldást, hiszen ez kínálja adott súlyon és térfogaton a legnagyobb, könnyen mozgási energiává konvertálható energiát. A hidrogén viszont ígéretes irány lehet, mivel kilogrammra vetítve a hidrogén energiasűrűsége még a szénhidrogéneknél is nagyobb (egész pontosan 120 MJ/kg a repülőgépbenzin 43 MJ/kg-os értékével szemben). Ez viszont csak akkor igaz, ha a hidrogént a benzinhez hasonlóan használjuk, tehát a szárazföldi közlekedésben tesztelt hidrogén alapú üzemanyagcellák valószínűleg a repülőgépekben nem fogják megváltani a világot, mivel lényegében ugyanazokba a fizika által kijelölt korlátokba ütköznek, mint az akkumulátorok.
Maradnak tehát a hidrogénhajtású motorok, csakhogy ezekkel is akad néhány probléma. Egy kilogramm hidrogén és egy kilogramm kerozin más térfogatot foglal el szobahőmérsékleten és normális földfelszíni nyomáson. Ha ezt is számításba vesszük, akkor kicsit máshogy jön ki az egyenlet: a kerozin energiasűrűsége ugyanis ilyen körülmények között a 3000-szerese a hidrogénnek. A gáznemű hidrogén 700 bar nyomással történő összenyomásával ezt a váltószámot 7-re lehet leszorítani, ha pedig -253 °C fokon tároljuk, akkor már csak nagyjából négyszer annyi térfogatú hidrogénre van szükségünk ugyanannyi energiához, mint kerozinból. A tárolás viszont további gondokat okoz, a nagy nyomáshoz nagyon erős tartályokra van szükség, és -253 fokon sem egyszerű huzamosabb ideig tartani valamit, főleg egy levegőben repülő tárgyon. És akkor arról még nem is beszéltünk, hogy a tiszta hidrogén igencsak gyúlékony anyag is, ezt például a Hindenburg léghajó katasztrófája is szemléletesen bizonyította.
Mindenesetre a hidrogén repülőgéphajtóművekben történő elégetése minden kétségtelenül jelentős technológiai akadály ellenére egyelőre a legígéretesebb iránynak tűnik a nullemissziós repülés területén, ezt mutatja az is, hogy például az Airbus is ezen az úton tervez haladni: a cég idén februárban jelentette be, hogy egy kiszuperált A380-as óriásgépet jelölt ki az első hidrogén-sugárhajtóművek tesztelésére. Ez a gép a tervek szerint már 2026-ban levegőbe emelkedhet, az Airbus pedig azt reméli, hogy 2035-ben piacra dobhatja az első hidrogéntechnológiát használó, nullemissziós repülőgépét. A cég a hidrogén-sugárhajtóműveket a General Electric és a francia Safran közös vállalkozásával, egy CFM International nevű, erre a célra létrehozott projektcéggel együttműködésben fejleszti, de ennek állásáról egyelőre keveset tudunk.
Földhöz ragadt, de sikeres próba
A repülőgéphajtómű-gyártás a GE melletti másik óriása viszont most bejelentette, hogy nagyot lépett előre ezen a téren, ugyanis először teszteltek sikerrel hidrogénmeghajtású hajtóművet. A tesztet egy átalakított Rolls-Royce AE 2100-A hajtóművel hajtották végre, amelyet egyébként eredeti formájában számos civil és katonai gépen is használnak. A próbára az angol légierő egyik kísérleti telepén került sor Southampton közelében. A legnagyobb feladatot az jelentette, hogy a hidrogén magasabb égési hőmérséklete miatt különleges bevonatokkal kellett ellátni a motor alkatrészeit, valamint jobb hatásfokú hűtésről is gondoskodni kellett.
Ugyan a teszt egy próbapadon zajlott, és nemhogy felszálló repülőgép, de még egy repülőgépekhez tervezett, a hidrogén tárolását és a hajtóműhöz eljuttatását megoldó rendszer sem szerepelt benne, azért mindenképpen fontos eredmény.
„Izgalmas mérföldkő” – mondta a tesztről Grazia Vittadini, a Rolls-Royce vezető mérnöke, majd hozzátette: „Kitoljuk a határokat hogy megismerjük a hidrogénben rejlő nullemissziós meghajtás lehetőségeit, amelyek segíthetnek átalakítani a repülés jövőjét.”
A Rolls-Royce a projektet az ENSZ Race to Zero elnevezésű programjának támogatásával futtatja, az easyJettel együttműködésben. A két cég újabb tesztelések után egy Rolls-Royce Pearl 15, kisméretű repülőgépekhez kifejlesztett hajtómű átalakítását tervezi, és majd ezzel a típussal kezdődhetnének meg a valós körülmények között, illetve repülőgépekkel is végrehajtott próbák.
Nem tudjuk, az ehhez szükséges tervekkel és átalakításokkal hogy halad a cég, mindenesetre nem lesz egyszerű dolguk. Az Airbusnál mindenesetre elárulták, hogy az ő terveik szerint az átalakított A380-ason 400 kilogramm folyékony hidrogént fognak tárolni -253 °C fokra hűtve, de a hidrogén a hajtóművekhez szállítását megoldó, szintén hűtött rendszer, illetve az elégetés előtt a hidrogént folyadékból újra gáz halmazállapotúra alakító rendszer még tervezés alatt áll. Ha pedig mindez el készül és rendben is működik, akkor is a kísérleti fázistól még elég messze van az a pont, amikor elég biztonságosnak ítéltetik majd ahhoz, hogy utasokat szállító gépekre is felszerelhető legyen.
Mindezek alapján azért ne fogadjunk arra, hogy 2035-ben már akár a Liszt Ferenc repülőtéren is felszállhatunk majd egy hidrogénhajtóművekkel felszerelt utasszállítóra. A nullemissziós repülés szép új világa azonban mindenképpen egy lépéssel közelebb került hozzánk a Rolls-Royce sikeres kísérletével.
