Teknikutvecklingen går fort för flyg som drivs med vätgas, vilket öppnar för fossilfritt resande. Enligt nya studier från Chalmers kan nästan alla flygresor inom en radie på 1 200 km göras med vätgasdrivet flyg till 2045. De har också utvecklat en helt ny typ av värmeväxlare som ökar räckvidden markant.
– Vill det sig väl så kan det gå fort nu. Redan 2028 kan de första kommersiella vätgasflygen i Sverige vara i luften, kommenterar Tomas Grönstedt, professor vid Chalmers och föreståndare för kompetenscentrumet TechForH2 på Chalmers.
Inne i Chalmers vindtunnellaboratorium testar forskarna luftströmningsförhållanden i avancerade turbin- och kompressoranläggningar. Här utvecklas mer energieffektiva motorer och teknik som banar väg för en övergång till säker och effektiv vätgasdrift för tunga fordon.
När det gäller vätgasdrivet flyg siktar man i första hand på korta och medellånga resor. Enligt en ny studie från Chalmers skulle vätgasdrivet flyg kunna möta behoven för 97 procent av alla inomnordiska flygsträckor och 58 procent av den nordiska passagerarvolymen år 2045. Studien utgår från en räckvidd på 1 200 km och att man anpassar en redan befintlig flygplansmodell för vätgasdrift.
Samma studie, som leddes av doktoranden Christian Svensson i Tomas Grönstedts forskargrupp, presenterar en bränsletank som rymmer tillräckligt med bränsle för hela flygsträckan, är tillräckligt isolerad för att hålla den superkalla flytande vätgasen och samtidigt är lättare än dagens fossilbaserade system.
Värmeväxlare utnyttjar kallt bränsle
Branschen räknar med att fortsätta använda dagens turbofläktmotorer för längre flygsträckor. Det betyder att bränslesystemet måste anpassas för att kunna hantera kylan hos flytande vätgas, som hålls runt -250 grader för att hålla nere flygplanets vikt. Att spruta in så kallt bränsle försämrar effekten och ökar bränsleförbrukningen.
Därför har forskare på Chalmers under flera år utvecklat en helt ny typ av värmeväxlare. Tekniken, som är patentsökt av samarbetspartnern GKN Aerospace, drar nytta av vätgasens låga lagringstemperatur för att kyla motordelar. Sedan används spillvärmen från avgaserna för att förvärma bränslet flera hundra grader innan det sprutas in i förbränningskammaren.
– Varje grads temperaturökning minskar bränsleförbrukningen och ökar räckvidden. Vi kunde visa att kort- och medeldistansflygplan utrustade med den nya värmeväxlaren kunde minska sin bränsleförbrukning med nära åtta procent. Med tanke på att en flygplansmotor är en mogen och väletablerad teknik, så är det ett väldigt bra resultat från en enda komponent, kommenterar Carlos Xisto, docent på avdelningen för strömningslära på Chalmers och en av författarna till en nyligen publicerad vetenskaplig artikel.
Forskarna konstaterar också att med mer optimering så skulle den här typen av värmeväxlarteknik i ett vanligt trafikflygplan av typen Airbus A320 kunna ge en förbättrad räckvidd på upp till tio procent, eller motsvarande sträckan Göteborg-Berlin (motsvarande cirka 750 km).
Stora investeringar
Även om arbetat med att utveckla tekniken för vätgasflyg rör sig framåt så kräver satsningar på vätgasflyg stora investeringar. Det gäller infrastruktur, affärsmodeller och partnerskap för att kunna producera, transportera och lagra vätgasen så att övergången blir möjlig. En total övergång till vätgasflyg förväntas kräva ca 100 miljoner ton grön vätgas årligen.
– Det finns branschförväntningar om att 30–40 procent av det globala flyget ska drivas med vätgas till år 2050. Sannolikt kommer vi under ett antal år framöver att behöva en mix av flyg som går på el, mindre miljöbelastande e-jetbränsle och vätgas. Men varje flygplan som kan drivas med vätgas från förnybar energi minskar koldioxidutsläppen, kommenterar Tomas Grönstedt.
