رحلة جديدة نحو الطيران الأخضر بالهيدروجين

عندما قاد رائد الطيران برتران بيكار قبل عقد من الزمن رحلة حول العالم بطائرة تعمل بالطاقة الشمسية أثارت ضجة كبيرة حول العالم، أثارت هذه الرحلة الوعي حول تغير المناخ، لكنها لم تحمل الكثير من الوعود بإحداث ثورة في مجال السفر الجوي.

والآن، يطمح المغامر السويسري البالغ من العمر 66 عامًا الذي يقف وراء سولار إمبلس إلى تحقيق هدف أعلى، على أمل التوجه نحو رحلة تجارية أكثر اخضرارًا، وهذه المرة باستخدام الهيدروجين السائل فائق التبريد.

من ورشة عمل على ساحل المحيط الأطلسي بفرنسا، يعمل بيكار وشركاؤه على تكثيف مشروع Climate Impulse، وهو مشروع بدأ في فبراير الماضي للتحليق بطائرة ذات مقعدين حول العالم دون توقف على مدار تسعة أيام تعمل بما يعرف بالهيدروجين الأخضر. وهو الهيدروجين المنفصل عن جزيئات الماء باستخدام الكهرباء المتجددة من خلال عملية تسمى التحليل الكهربائي.

قدم فريق Climate Impulse، الذي يضم داعميه شركة إيرباص وحاضنة علمية تدعى Syensqo (تُنطق "ساينسكو") التي نشأت من شركة الأدوية البلجيكية Solvay، التقدم الذي أحرزه في عامه الأول للصحفيين يوم الخميس في ليه سابل دي أولون، وهي مدينة تقع على شاطئ المحيط وتشتهر باستضافتها لسباق Vendee Globe للإبحار حول العالم.

متى ستنطلق شركة Climate Impulse؟

من المقرر أن تنطلق أولى الرحلات التجريبية العام المقبل، ولكن من المقرر أن تبدأ الرحلة الشاقة حول العالم في عام 2028. وتعتمد الطائرة المصنوعة من مواد مركبة خفيفة الوزن على العديد من الابتكارات غير المختبرة وهي بعيدة كل البعد عن الرهان المؤكد.

يقول بيكار إن أي شركة كبرى لتصنيع الطائرات لن تخاطر بإنتاج نموذج أولي مثل "كلايمت إمبلس" في حالة فشلها.

وقال في مقابلة أجريت معه: "إن وظيفتي هي أن أكون رائداً". "علينا أن نظهر أن ذلك ممكن، ومن ثم يكون ذلك حافزاً كبيراً للآخرين للاستمرار."

حتى لو نجح المشروع، يقول الخبراء إن الطيران الأخضر الذي يعمل بالهيدروجين على نطاق تجاري سيكون على بعد عقود في أحسن الأحوال. وقد اجتذب المشروع عشرات الملايين من اليورو (الدولارات) من الاستثمارات، كما أن الفريق المكون من عشرات الموظفين آخذ في النمو.

قال رافائيل دينيلي، مهندس مشروع كلايمت إمبلس ومساعد الطيار، إن الطائرة التي تعمل بالطاقة الشمسية قبل عقد من الزمن كانت إنجازاً تكنولوجياً، لكنها لم تكن قابلة للتطوير.

وقال إنه لاستيعاب 100 راكب، ستحتاج نسخة محسّنة من طائرة سولار إمبلس إلى أجنحة مزودة بألواح شمسية يصل مداها إلى 300 متر. كما أن الطائرة التي حلقت في عام 2015 كانت محدودة المدى، وقد توقفت 14 مرة خلال رحلتها التي دارت حول العالم.

والهدف من "كلايمت إمبلس" هو الإقلاع دون مساعدة، والطيران حوالي 40,000 كيلومتر (حوالي 25,000 ميل) حول الأرض على طول خط الاستواء بسرعة خفيفة تبلغ حوالي 200 كيلومتر في الساعة (125 ميلاً في الساعة)، والعودة إلى نقطة البداية دون إعادة التزود بالوقود في الجو - ودون توقف على الإطلاق.

كيف يُفترض أن يطير "كلايمت إمبلس"؟

يؤدي الإطلاق المتحكم فيه للهيدروجين السائل من الخزانات المعزولة للغاية تحت أجنحة الطائرة إلى تسخينه ليتحول إلى غاز، وهو ما يشبه إلى حد ما الطريقة التي كان بخار الماء المضغوط يعمل بها المحركات البخارية في القرن التاسع عشر. ولكن بدلاً من العملية الميكانيكية في المحرك البخاري، تتسرب الطاقة الناتجة عن تبخر الهيدروجين إلى غشاء خلية وقود تعمل على تشغيل الطائرة.

ولأنها هيدروجينية، فإن الانبعاثات الوحيدة التي ستصدرها هي بخار الماء. ومع ذلك، يحذّر الخبراء الخارجيون من أن التأثير البيئي لمثل هذه "الكونترايل" التي تعمل ببخار الماء لا يزال غير معروف في سيناريو واقعي أو على نطاق واسع.

وتبحث الكثير من العقول عن بدائل للوقود الكربوني لتنظيف السفر الجوي، الذي تقول وكالة الطاقة الدولية إنه مسؤول عن حوالي 2% من الانبعاثات العالمية من ثاني أكسيد الكربون الحابس للحرارة.

يستخدم الهيدروجين في الرحلات الجوية منذ عقود ولكن كغاز وليس كسائل. وسيستغرق استخدام الهيدروجين السائل وقتاً طويلاً لتوسيع نطاقه. فالوقود الأحفوري، الأرخص والأكثر كفاءة، لا يزال ينتج معظم الهيدروجين اليوم.

ترغب العديد من الحكومات في إنتاج المزيد من الهيدروجين الأخضر، ولكن في الوقت الحالي، لا يستطيع العالم إنتاج ما يكفي من الكهرباء النظيفة لتلبية احتياجات الطاقة على الأرض، ناهيك عن توليد ما يكفي لاستخدامه على نطاق واسع من قبل الطائرات في الجو.

كيف يبدو التقدم المحرز حتى الآن، وما هي الخطوة التالية؟

في العام الماضي، قام الفريق ببناء هيكل قمرة القيادة، وبدأوا في بناء عمود الجناح، ووضعوا اللمسات الأخيرة على المكونات الداخلية. وهي تشمل مقاعد دوّارة وسرير ونظام تمرين يشبه الدراجة الهوائية الثابتة لتعزيز الدورة الدموية للطيارين المساعدين اللذين سيقضي كل منهما تسعة أيام في طائرة صغيرة في ظروف منخفضة الأكسجين.

الأجزاء الأصعب في الانتظار.

ومن المقرر إجراء اختبارات هذا العام على خلايا الوقود وأنظمة الدفع، لمعرفة ما إذا كان المحرك الكهربائي والمروحة والبطاريات يمكن أن تعمل في مرحلة طيران أولية تعمل بالكهرباء بالكامل.

وقال دينيلي إن الجزء الأصعب هو تنظيم تدفق الهيدروجين السائل لضمان كفاءة الاستهلاك على أطول مدى ممكن.

وهناك تحدٍ آخر: يجب الحفاظ على الهيدروجين السائل عند درجة حرارة 253 درجة مئوية تحت الصفر (423 درجة فهرنهايت تحت الصفر)، أو ما يقرب من الصفر المطلق. ومن الضروري بناء خزان مانع للتسرب. فالهيدروجين السائل سريع الاشتعال، لذا فإن أي تسرب قد يؤدي إلى نتائج مدمرة.

ما هي احتمالات استخدام الهيدروجين الأخضر في الطيران؟

ربما كان الهيدروجين السائل، حتى الآن، معروفاً بشكل بارز كوقود دفع لانطلاق الصواريخ إلى الفضاء.

وتصف شركة إيرباص الهيدروجين بأنه "مسار" مهم في هدفها لإيصال طائرات تجارية منخفضة الكربون إلى السوق بحلول عام 2035، وتستشهد بتقديرات تفيد بأن الهيدروجين يمكن أن يخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الطيران بمقدار النصف.

يقول أحد الخبراء الخارجيين إن تزويد الطائرات بالطاقة الكهربائية متخلف كثيراً عن اعتماد السيارات الكهربائية على الأرض.

يقول نيخيل ساشديفا، وهو مدير في شركة الاستشارات رولاند بيرجر التي لا علاقة لها بالمشروع: "لم نشهد "لحظة تسلا" في مجال الطيران حتى الآن. "الهيدروجين لديه القدرة على أن يكون كذلك في مجال الطيران، وهذا هو السبب في أن الأمر يستحق القيام بذلك بشكل صحيح."

إن وزن البطاريات، المهم بالنسبة للمركبات الكهربائية على الأرض، أكثر أهمية في مجال الطيران.

بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام الهيدروجين السائل فائق البرودة "صعب للغاية، وبالكاد يمكننا القيام بذلك لبضع دقائق في الوقت الحالي. وهنا نحن نتحدث عن القيام بذلك بأمان لساعات".