Verenigde Staten: oplossing voor drievoudig probleem bij vliegen op waterstof
Belangrijke doorbraken bij de ontwikkeling van vliegtuigen op vloeibare waterstof. In de Verenigde Staten hebben ingenieurs van de FAMU-FSU College of Engineering in Florida een innovatief systeem ontwikkeld dat opslag-, koelings- en distributiefuncties in één unit combineert. De onderzoekers zijn er daarmee in geslaagd een drievoudig probleem op te lossen dat de ontwikkeling van de eerste waterstofvliegtuigen in de weg stond.
Een van de doorbraken biedt een antwoord op de fundamentele uitdaging van cryogene waterstofopslag bij -253 °C. De geïntegreerde aanpak elimineert redundante componenten en maximaliseert de efficiëntie. Het systeem behaalt een opmerkelijke gravimetrische index van 0,62 , wat betekent dat 62% van het totale systeemgewicht uit bruikbare waterstof bestaat. Dit is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van conventionele systemen. Elke parameter is zorgvuldig gekalibreerd om te voldoen aan de eisen van het vliegtuig, met name tijdens energie-intensieve fasen zoals het opstijgen. Het systeem kan tot 0,25 kilogram waterstof per seconde leveren en genereert daarmee 16,2 megawatt aan vermogen tijdens piekuren. Deze capaciteit komt overeen met de eisen van de volgende generatie hybride-elektrische vliegtuigen met 100 passagiers.
Ook het elimineren van mechanische pompen verhoogt de betrouwbaarheid en vermindert het gewicht. Het Amerikaanse onderzoeksteam gebruikt de natuurlijke reservoirdr voor de waterstofdistributie. Dit drukgestuurde systeem maakt gebruik van gecontroleerde gasinjectie en -evacuatie om optimale stroomsnelheden te handhaven. Simulatietests bevestigden dat het pomploze ontwerp in staat is om continu te functioneren tijdens veeleisende vluchtfasen.
Ook voor het koelen van vliegsystemen is een creatieve oplossing gevonden. Elektrische vliegtuigmotoren en stroomkabels hebben constante koeling nodig om topprestaties te behouden. In plaats van aparte koelsystemen te installeren, bedachten de ingenieurs een slimme oplossing met vloeibare waterstof als koelmiddel. Terwijl waterstof door warmtewisselaars stroomt, absorbeert het overtollige warmte van motoren, kabels en elektronische componenten.
De belangrijkste voordelen van waterstofaandrijving zijn onder andere: nul koolstofemissies, hogere energiedichtheid vergeleken met conventionele vliegtuigbrandstof, minder geluidsoverlast door elektromotorsystemen, lagere operationele kosten gedurende de levensduur van het vliegtuig en verbeterde prestaties op grote hoogte.
Hoewel Airbus zijn ZEROe-waterstofvliegtuigprogramma heeft uitgesteld van 2035 naar 2040, blijven Amerikaanse innovaties praktische oplossingen ontwikkelen, schrijft de Canadese nieuwssite Evidence Network. Het gebruik van vloeibare waterstof is cruciaal in de richting van commerciële haalbaarheid van duurzaam vliegen.Afbeelding: ZeroAvia ontwikkelt inmiddels enkele jaren vliegtuigen op waterstof
Lees ook: nederland-een-lekkere-attentie-van-waterstofbedrijf-hystream-voor-waterstof-magazine