Skulle vätgasflyg kunna möta behoven för 97% av alla inomnordiska flygsträckor och 58% av all passagerarvolym år 2045? Ja, möjligheten finns. Christian Svensson, doktorand vid Chalmers Tekniska Högskola, har tillsammans med två andra forskare tittat på den optimala flygplansdesignen för att möta både morgondagens behov och infrastrukturens utmaningar.
Vätgasflyg kan vara en del av lösningen i framtidens gröna flygtrafik. En studie gjord av Christian Svensson, doktorand och Tomas Grönstedt, professor vid Chalmers Tekniska Högskola, samt Amir A.M Oliviera, professor vid Federal University of Santa Catarina, Brasilien, visar just detta.
I studien, som publicerats i International Journal of Hydrogen Energy, har forskarna tittat på flera saker som kan avgöra hur vätgasflyg drivna av bränsleceller kan vara en del av framtida kommersiell flygtrafik i Norden. Studien utgår från en existerande flygplanstyp av mindre modell som drivs av fossila bränslen och med en kapacitet på ca 50 passagerare och 1200 km räckvidd.
- Norden är glest befolkat men med förhållandevis stora avstånd. Vi har tittat på hur ett framtida behov av flygtrafik kan se ut och landat i att vätgasflyg kan vara ett intressant alternativ för att möta det. I Norden skulle vi kunna använda mindre plan med färre passagerarplatser och hålla oss inom sträckan vi idag rent tekniskt klarar att flyga på vätgas. Vi skulle då kunna täcka 97% av alla flygsträckor och 58% av passagerarvolymen som vi bedömer finns inom Norden år 2045, säger Christian Svensson.
En gyllene medelväg
Vätgas har flera utmaningar kopplat till sig. Som flygbränsle används det i flytande form, och förvaras kryogent i 20 Kelvin, eller -253 grader Celsius. Den mycket varmare yttertemperaturen i luften gör att bränslet förångas vid flygning eller stillastående på flygplatsen, vilket skapar ett tryck i tanken. En viktig parameter blir därför bränsletankens design.
- Som flytande bränsle är vätgas känsligt för yttre faktorer som exempelvis omgivande temperatur. När man designar en tank för vätgasflyg gäller det därför att man isolerar tanken tillräckligt bra. Samtidigt kan man inte ha hur mycket isolering som helst, för då blir tanken för tung, säger Christian Svensson och fortsätter:
- Tanken behöver väga så lite som möjligt men samtidigt kunna innehålla tillräckligt med bränsle för att komma någonstans och vara stark nog klara ett tillräckligt högt tryck när bränslet förångas. Det är faktorer som jobbar emot varandra, men någonstans finns en sweet spot där vi bedömer att man får ut bäst kapacitet. Den har vi hittat i den här studien.
Säkerhet viktigast vid flygdesign
En annan parameter studien undersökt är hur infrastruktur och logistiska omständigheter skulle kunna påverka vätgasflygets möjligheter. Finns ingen vätgas på plats vid destinationen gäller det att flygplanet har tillräckligt med bränsle för att kunna vända tillbaka. Även scenarion som att behöva cirkulera i luften innan landning eller att bli dirigerad till en annan flygplats undersöktes.
- Vi funderade kring scenarion där alla flygplatser inte har en vätgasinfrastruktur på plats. Skulle planet klara att flyga Landvetter-Karlstad-Landvetter utan att bränslet tar slut? Hur länge kan planet stå i Karlstad innan för mycket bränsle har förångats för att kunna flyga tillbaka? Det här är praktiska aspekter vi flygforskare måste titta på närmre på.
- När man designar ett flygplan är säkerheten det viktigaste. Därför måste man alltid ta med i beaktningen vad som kan hända om man exempelvis inte får landa direkt eller om man blir hänvisad till en annan flygplats. Det blir viktigt att ha med oss när vi fortsätter designa tekniska lösningar och undersöka om vätgasflyg kan möta våra framtida flygbehov, säger Christian Svensson avslutningsvis.
Läs hela studien här
- Centrumföreståndare, Mekanik och maritima vetenskaper