ユニバーサルとして 航空機に電力を供給するために史上最大の水素燃料電池を搭載した水素ブランドの飛行機が、ワシントン州東部で初の試験飛行を行い、共同創設者兼 CEO のポール・エレメンコ氏は、この瞬間を「航空の新しい黄金時代」の幕開けと宣言しました。
改造された Dash-8 航空機の 15 分間の試験飛行は短かったが、水素が短距離旅客機の燃料として実行可能であることが示された。 つまり、Universal Hydrogen (および水素飛行の新興世界の他の企業) が、それを主流の製品にするために必要な技術的および規制上の進歩を遂げることができれば.
地方空港の定番である Dash-8 は、通常、短いホップで最大 50 人の乗客を輸送します。 モーゼス レイクのグラント郡国際空港からの木曜日のテスト飛行で使用された Dash-8 は、明らかに異なる貨物を積んでいました。 ライトニング・マクリーンの愛称で呼ばれるユニバーサル水素試験機には、2人のパイロット、エンジニア、および他の2つのスタートアップから供給された電気モーターと水素燃料電池を含む多くの技術が搭載されていました.
簡素化された内部には、電子機器とセンサーの 2 つのラックと、30 kg の燃料が入った 2 つの大きな水素タンクが含まれていました。 飛行機の右翼の下で、magnX の電気モーターが Plug Power の新しい水素燃料電池によって駆動されていました。 このシステムは、水素を電気と水に変えます。これは、エレメンコ氏が航空の未来を表すと考えている排出ガスのない発電所です。
燃料電池は飛行中ずっと稼働し、最大 800 kW の電力を生成し、水蒸気だけを生成し、Universal Hydrogen のエンジニアや投資家の群衆の顔に笑顔を浮かべました。
「これはかなり記念碑的な成果だと思います」と Eremenko 氏は述べています。 「これは、旅客サービスでおそらく最初の認定水素飛行機を持つという軌道に乗っています。」
航空は現在、世界の炭素排出量の約 2.5% を占めており、毎年 4% ずつ増加すると予測されています。
ジェット燃料を使い続けている
Universal Hydrogen ブランドの飛行機もジェット燃料に依存していました。 1 つの翼の下にあるプラット アンド ホイットニー ターボプロップ エンジンに注目してください。 画像クレジット: マーク・ハリス
試験飛行が成功したからといって、完全にゼロカーボンの航空がすぐそこまで来ているわけではありません。
Dash-8 のもう一方の翼の下には、燃料電池側の約 2 倍の出力を持つ、標準的な Pratt and Whitney ターボプロップ エンジン (上の写真の違いに注目してください) が搭載されていました。 この冗長性は、2 月初旬に Dash-8 テスト用の実験的な特別な耐空証明書を発行した FAA とのスムーズなパスに役立ちました。
テスト パイロットの 1 人である Michael Bockler 氏は、TechCrunch に、この航空機は「通常の Dash-8 のように、ほんのわずかなヨーイングで飛行した」と語った。 彼はある時点で、水平飛行中、飛行機はターボプロップ エンジンのスロットルを絞って、ほぼ完全に燃料電池の電力で飛行していたと述べました。
「両方のモーターが水素で駆動されるようになるまでは、まだショーに過ぎません」と、持続可能な航空業界にコンサルティングを行う上級エンジニアは述べています。 「しかし、学ぶにはこれらの飛び石が必要なので、それを嘲笑したくはありません。」
今日の燃料電池の問題の 1 つは、冷却が難しいことです。 ジェット エンジンははるかに熱くなりますが、その熱の大部分は排気から排出されます。 燃料電池は単に水素を燃焼させるのではなく、電気化学反応を利用するため、廃熱は熱交換器とベントのシステムを通じて除去する必要があります。
航空用の水素燃料電池を開発している別の新興企業である ZeroAvia は、2021 年に最初の飛行中の試作機を空中で冷却するために燃料電池の電源を切った後、墜落させ、再起動できませんでした。 ZeroAvia はそれ以来、小型の双発機ではあるが、Universal Hydrogen と同様のハイブリッド水素/化石燃料セットアップで再び空を飛んでいる。
Universal Hydrogen の CTO である Mark Cousin 氏は TechCrunch に、大きなエアダクトのおかげで、燃料電池は過熱することなく 1 日中稼働できると語った。
燃料電池航空機のもう 1 つの問題は、飛行に必要な水素の貯蔵です。 最も密度の高い、過冷却された液体の形でさえ、水素は、同量のジェット燃料の約 4 分の 1 のエネルギーしか含んでいません。 翼タンクは、最短飛行以外には十分な大きさではないため、燃料は機体内に貯蔵する必要があります。 今日の 15 分間のフライトでは、約 16 kg のガス状水素が使用されました。これは、客室内にある 2 つのバイク サイズのタンクに貯蔵されている量の半分です。 Universal Hydrogen は、今年後半に試験機を液体水素で動作するように改造する予定です。
モジュールの作成
ユニバーサル水素モジュール。 画像クレジット: マーク・ハリス
Eremenko は 2020 年に Universal Hydrogen を共同設立し、同社は Playground Global が主導する 2021 年のシリーズ A 資金調達ラウンドで 2,050 万ドルを調達しました。 これまでの資金調達額は、エアバス、ゼネラル エレクトリック、アメリカン航空、ジェットブルー、トヨタからの投資を含め、1 億ドルに近づいています。 同社は、カリフォルニア州ホーソーンの SpaceX のすぐ近くに本社を置き、フランスのトゥールーズにエンジニアリング施設を構えています。
Universal Hydrogen は、Moses Lake でさらなるテストを実施する予定です。 同社は追加のソフトウェア開発に取り組み、最終的に飛行機を液体水素を使用するように変換します。 来年初めには、航空機は引退する可能性が高く、燃料電池はワシントン DC のスミソニアン航空宇宙博物館に向かいます。
Universal Hydrogen は、2025 年にも Dash-8 のような地方航空機用の燃料電池変換キットの出荷を開始したいと考えています。同社は、ニュージーランド航空を含む 16 の顧客から、10 億ドル以上に相当する 250 件近くの改造注文をすでに受けています。 Universal Hydrogen の技術を使用する最初の米国の航空会社になることを計画している Connect Airlines の CEO である John Thomas 氏は、「パートナーシップは、世界の航空業界にゼロエミッション運航への最速の道を提供します」と述べました。
Universal Hydrogen はカミソリの製造だけでなく、刃の販売も行っています。
今日使用されているほとんどすべての水素は、消費の時点で生成されます。 これは、水素が漏れやすく、従来のスチール製容器を損傷する可能性があるためだけでなく、最も有用な形態 (コンパクトな液体) では、絶対零度よりわずか 20 度高い温度に保つ必要があり、通常は高価な冷蔵設備が必要になるためです。
モーゼスレイクのテストで使用された液体水素は、商用の「グリーン水素」ガス供給業者から供給されたもので、再生可能エネルギーを使用して製造されたものです。 現在生産されている水素のうち、この方法で作られるのはごくわずかです。
水素経済が本当に気候危機に歯止めをかけるのであれば、グリーン水素の生産、貯蔵、輸送がはるかに簡単かつ安価になる必要があります。
Eremenko 氏は当初、Universal Hydrogen を開始し、標準的なセミトラックで運搬でき、航空機やその他の車両に簡単に取り付けてすぐに使用できる標準化された水素モジュールを設計しました。 現在の設計では、最大 100 時間水素液を保持でき、ネスプレッソ ユニットの利便性に例えることがよくあります。 Universal Hydrogen は、今後 10 年間で 20 億ドルを超える燃料サービスの注文があると述べています。
プロトタイプモジュールは 12月にデモンストレーション、そして同社は今年後半に、ニューメキシコ州アルバカーキに630,000平方フィートの製造施設を建設することを望んでいます. この 4 億ドル近くのプロジェクトは、これまで報告されていなかった 2 億ドル以上の米国エネルギー省の融資申請の成功にかかっています。 Eremenko 氏によると、この申請は DOE 内でのデューデリジェンスの第 1 段階を通過したという。
長い滑走路
一部の専門家は、水素が航空機の排出量を大幅に減少させることに懐疑的です。 航空科学者のバーナード・ファン・ダイクは、 水素科学連合は、Universal Hydrogen のモジュールのシンプルさを高く評価していますが、NASA でさえロケットの水素漏れを制御するのに苦労していると指摘しています。 「まだキャニスターを航空機に接続する必要があります。 どうすれば安全になりますか？ それが漏れて誰かがマッチに火をつけたら、それは大惨事のレシピだからです」と彼は言います。 「彼らはまた、新しい水素パワートレインの認証プロセス全体を過小評価していると思います。」
これらの障害が克服されたとしても、再生可能電力を使用して十分な量のグリーン水素を作るという問題があります。 「ヨーロッパのすべてのフライトを水素で乗り切ろうとすると、十分な量の水素を生成するために 89,000 個の大型風力タービンが必要になります」と van Dijk 氏は言います。 「彼らはオランダの約2倍の面積をカバーするでしょう。」
しかしエレメンコ氏は、ユニバーサル ハイドロジェンとそのパートナーが、バイデンのインフレ削減法におけるグリーン水素の 1 キログラムあたり 3 ドルの補助金の助けを借りて、それを機能させることができると確信しています。 「夜眠れない理由はすべてありますが、グリーン水素のコストと入手可能性はその 1 つではありません」と彼は言います。