Utvikler hydrogenfly: Mener flytende hydrogen kan frigjøre tre ganger så mye energi som dagens flydrivstoff

[Redaksjonen.]

Utvikler hydrogenfly: Mener flytende hydrogen kan frigjøre tre ganger så mye energi som dagens flydrivstoff

[Steinar Jakobsen]

Det er et par ting som er betenkelig her.

Flytende hydrogen må oppbevares under høyt trykk. Vil ikke tro at slik oppbevaring blir lettere enn om slik man oppbevarer flybrensel i dag.

Ved kryogen oppbevaring av hydrogen gjelder tilsvarende argument. Oppbevaringen blir langt tyngre enn det flyene trenger om de benytter tradisjonelt flydrivstoff.

Så var det dette med klimagass - for de som er redd for det. Biproduktet fra brenselscelleteknologien er vann. Slippes det ut får vi vanndamp, som er en mer potent klimagass enn karbondioksid.

Så har vi eksplosjonsfaren.

[NoBo]

Steinar Jakobsen skrev (1 time siden):

Så har vi eksplosjonsfaren.

F. eks. sånn 🥳

 

Sitat

The Hindenburg zeppelin, a lighter-than-air flying ship, was lifted by hydrogen contained in latex cells that were further contained in long cotton bags. This highly flammable gas fueled the fire that destroyed the Hindenburg.

 

[Ketill Jacobsen]

Steinar Jakobsen skrev (2 timer siden):

Ved kryogen oppbevaring av hydrogen gjelder tilsvarende argument. Oppbevaringen blir langt tyngre enn det flyene trenger om de benytter tradisjonelt flydrivstoff.

Har du noen kunnskap som dokumenterer din påstand? Det er rart at du bærer fram denne påstanden om du har ingeniør/naturvitenskapelig bakgrunn!

[Ketill Jacobsen]

NoBo skrev (32 minutter siden):

F. eks. sånn 🥳

 

 

 

NoBo skrev (32 minutter siden):

This highly flammable gas fueled the fire that destroyed the Hindenburg.

Dette var jo en edruelig beskrivelse! Den understreker at det var en brann (ikke en eksplosjon). De aller fleste som var med Hindenburg overlevde (de som ikke gjorde det var for det meste mannskaper som oppholdt seg langt fremme i hydrogenbeholderen)

[J-Å]

Dette er faktisk et av de få områdene hvor jeg mener det er riktig å bruke flytende hydrogen.

2 hours ago, Steinar Jakobsen said:

Flytende hydrogen må oppbevares under høyt trykk. Vil ikke tro at slik oppbevaring blir lettere enn om slik man oppbevarer flybrensel i dag.

Nei, det er ikke nødvendig med så høyt trykk eller ekstrem isolasjon. Så lenge det forbrukes hydrogen hele tiden lar man det flytende hydrogenet koke. Dette brukes jo allerede for romraketter.  https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Cryogenic_Evolved_Stage

 

2 hours ago, Steinar Jakobsen said:

Ved kryogen oppbevaring av hydrogen gjelder tilsvarende argument. Oppbevaringen blir langt tyngre enn det flyene trenger om de benytter tradisjonelt flydrivstoff.

Nei, energi per kg er høyere, men volumbehovet blir betydelig større.(3x ?)

2 hours ago, Steinar Jakobsen said:

Så var det dette med klimagass - for de som er redd for det. Biproduktet fra brenselscelleteknologien er vann. Slippes det ut får vi vanndamp, som er en mer potent klimagass enn karbondioksid.

Forbrenning av jet fuel gir også vanndamp

2 hours ago, Steinar Jakobsen said:

Så har vi eksplosjonsfaren.

Ja, den er der, men det er relativt enkelt å bli kvitt lekket gass eller flytende hydrogen fra et fly. 

Endret 15. desember 2021 av J-Å

[arne22]

3 hours ago, Steinar Jakobsen said:

Slippes det ut får vi vanndamp, som er en mer potent klimagass enn karbondioksid.

Det kan vel ikke stemme i det hele tatt. Vanndamp slippes jo ut i naturen hele tiden, og det er en del av "det naturlige kretsløp". (Det gjelder jo også CO2 men naturen har jo ikke så lett for å kvitte seg med et overskudd av CO2. Det er jo ikke så ofte at det snør tørris.)

3 hours ago, Steinar Jakobsen said:

Ved kryogen oppbevaring av hydrogen gjelder tilsvarende argument. Oppbevaringen blir langt tyngre enn det flyene trenger om de benytter tradisjonelt flydrivstoff.

Måtte google litt for å finne ut hva "Krygen oppbevaring" er, men det er altså en kombinasjon av nedkjøling og trykk.

Oppbevaringstankene må i alle fall utformes litt annerledes enn dagens tanker for jetdrivstoff. Det er vel en risiko for at man må bruke deler av arealet inne i cabinen som drivstofflager, skulle en kanskje tro. (Bakre seksjon står det vel i artikkelen)

52 minutes ago, J-Å said:

Nei, det er ikke nødvendig med så høyt trykk eller ekstrem isolasjon. Så lenge det forbrukes hydrogen hele tiden lar man det flytende hydrogenet koke. Dette brukes jo allerede på romraketter.

Det er en interessant problemstilling.

Fra artikkelen: "Drivstoffet skal lagres ved minus 250 grader Celsius".

Hvordan vil tanker med en temperatur på - 250 grader virke inn på "inneklimaet" i flyet, hvis man ikke har en ganske god isolasjon, som gjerne vil veie litt? Men når flytende hydrogen koker, så vil det jo forutsette at det flyter inn en ganske stor varmemengde fra omgivelsene for å holde kokingen i gang. For eksempel minuis 150 i cabinen det blir vel litt for lite, om kaffen skal holde seg flytende. Til og med brennevinet vil vel da gå over i fast form.

Det står ikke noe om det i artikkelen, men som en kreativ tanke så kunne man jo tenke seg noe slikt som tanker under vingene som ble varmet opp av de minus 40-50 gradene som er utenfor flyet, oppe i høyden. Det er jo ganske mye hydrogen som skal gis "et oppkok" og det vil jo kreve en ganske stor energitilførsel.

Det står ikke så mye om motortype, men jetmotor som går på hydrogen, det skulle jo være godt mulig. 

Litt info om oppbevaring av hydrogen her:

https://dvikan.no/ntnu-studentserver/reports/example_report_1.pdf

Edit:

Googlet litt.- Her har vi noe info fra noen som sannsynligvis har litt greie på tingene. Ser de har tenkt å løse problemtillingen med hydrogentanker med tanker inne i "cabinområdet" og problemstillingen rundt "enegitilførsel for koking" ved hjelp av "varmerør" inne i tankene.

https://www.airbus.com/en/newsroom/news/2021-12-how-to-store-liquid-hydrogen-for-zero-emission-flight 

Endret 16. desember 2021 av arne22

[J-Å]

2 minutes ago, arne22 said:

Men når flytende hydrogen koker, så vil det jo forutsette at det flyter inn en ganske stor varmemengde fra omgivelsene for å holde kokingen i gang...

Det står ikke så mye om motortype, men jetmotor som går på hydrogen, det skulle jo være godt mulig. 

Ja, en jetmotor kan bruke flytende hydrogen direkte, så da skjer fordampingen i selve forbrenningsprosessen.

Det er ganske mange prosjekter på dette allerede, bare å google litt rundt.

[arne22]

17 minutes ago, J-Å said:

Ja, en jetmotor kan bruke flytende hydrogen direkte, så da skjer fordampingen i selve forbrenningsprosessen.

Det høres ikke helt riktig ut. Når temperaturen holdes nede på minus 250 grader eller hva det måtte være, så starter kokingen og trykkoppbyggingen umiddelbart i rørene fram mot motoren. Samme problemstilling finnes for varmepumper, men her er det jo snakk om litt snillere verdier for "trykk/temperatur". Vanligvis så vil kjølemediet være i gang med kokingen, inne i røret, før det går inn på fordamperen. 

Det er nok ikke alt som finnes på Internett, som hviler på den samme fagkunnskap. Det skulle vært interessant å sett på en detaljløsning for denne problemstillingen fra "en av de store".

Vil tro at når Airbus har plassert "heatpipes" inne i tankene, så er dette for at kokingen skal skje inne i tankene, slik at man tar ut hydrogen i gassform. Ved å isolere godt og holde styr på hvor mye energi man tilfører, så kan man også ha en kontroll på mengde produsert gass ut i fra veske.

Sikkert er det ikke, for det er jo også et "exraction rør" so ser ut til å gå til bunnen av tanken. 

Hvis man skal føre flytende hydrogen med minus 250 gjennom rør fram til motoren, da har man et lite isolasjonsproblem.

Endret 16. desember 2021 av arne22

[Ketill Jacobsen]

J-Å skrev (24 minutter siden):

Ja, en jetmotor kan bruke flytende hydrogen direkte, så da skjer fordampingen i selve forbrenningsprosessen.

Det er ganske mange prosjekter på dette allerede, bare å google litt rundt.

Omformingen fra flytende til gass skjer før brennkammeret. Men det hele er bare en liten detalj. Ikke mye energi skal til for å omvandle fra flytende til gass. Overgangen bør skje nærmest mulig brennkamrene.

Fra Cryoplaneutredningen (datert 2004):

"It will need to be a gas at about 150K to 250K temperature. Studies have been completed by SNECMA which show that a good solution is a tube wrapped round the engine jet pipe. (Picture 20) Sufficient heat is available and there is only a very small loss of engine thrust due to the lower temperature of the exhaust gases. The tube heat exchanger varies in weight from 10.7kg per engine for the A321 to about 33.2kg for the Very Large Long Range Aircraft. The heat exchanger can be designed to have little effect on the engine installation".

Endret 16. desember 2021 av Ketill Jacobsen

[arne22]

22 minutes ago, Ketill Jacobsen said:

Ikke mye energi skal til for å omvandle fra flytende til gass. Overgangen bør skje nærmest mulig brennkamrene.

Jeg er vel ikke helt enig i den vurderingen. Hvor er resten av den rapporten som du refererer til? (Man må jo se tingene i sammenheng.)

1 hour ago, Ketill Jacobsen said:

Har du noen kunnskap som dokumenterer din påstand? Det er rart at du bærer fram denne påstanden om du har ingeniør/naturvitenskapelig bakgrunn!

Er enig med Steinar J. omkring den vurderingen. For min del er svaret ja, jeg har jobbet med luftfarsteknologi gjennom en del år tidligere (nå for tiden industriell automatisering). Fant en rapport som ser ut til å dele den vurderingen at den totale vekten for tanker og drivstoff blir tungere enn dagens løsninger basert på JET-A1. (Men jeg skummet jo bare gjennom sent på kvelden, så det kan jo hende at jeg leste feil.)

https://www.fch.europa.eu/sites/default/files/FCH Docs/20200507_Hydrogen Powered Aviation report_FINAL web (ID 8706035).pdf

Ellers så ser det ut som å være en utfordring at hydrogentanker tar deler av det arealet som vanligvis vil være for pasasjerer og at det blir en del utfordringer rundt vektfordelingen i flyet.

Endret 16. desember 2021 av arne22

[J-Å]

35 minutes ago, Ketill Jacobsen said:

Omformingen fra flytende til gass skjer før brennkammeret. Men det hele er bare en liten detalj. Ikke mye energi skal til for å omvandle fra flytende til gass. Overgangen bør skje nærmest mulig brennkamrene.

Ja det er nok mer korrekt, men i hvertfall med varmen fra forbrenningen. Eller også delvis ved at LH2 brukes til å forkjøle forbrenningsluften. https://www.enableh2.eu/wp-content/uploads/possible-locations-for-core-heat-rejection-to-fuel.png

 

Endret 16. desember 2021 av J-Å

[Lynxman]

Trenger ikke bruke Hindenburg som eksempel på hvor eksplosiv hydrogen er. Vi har hatt en hydrogeneksplosjon i Norge for ikke så lenge siden som var ganske voldsom selv med relativt små mengder i forhold til et fly eller flyfyllestasjon. Virkelighetsfjerne påstår at det ikke kan skje igjen.

Tror ikke dette flyet blir noe av. Investorfelle. Påstander som "Tankene foran på flyet skal også stabilisere flyet etterhvert som hydrogenet forbrennes." sier meg at de ikke sikter seg etter faktiske flykjennere.

Endret 16. desember 2021 av Lynxman

[arne22]

36 minutes ago, J-Å said:

Ja det er nok mer korrekt, men i hvertfall med varmen fra forbrenningen. Eller også delvis ved at LH2 brukes til å forkjøle forbrenningsluften. https://www.enableh2.eu/wp-content/uploads/possible-locations-for-core-heat-rejection-to-fuel.png

Omgivelsesluften er jo allrede minus 40 eller der omkring, så det spørs hva ekstra nedkjøling vil medføre.

Bak i turbinseksjonen, så vil man jo miste noe energi, men er er det jo en problemstilling med at det har lett for å oppstå skade som følge av varmgang. (På tradisjonelle jetmotorer.)

[arne22]

2 hours ago, Lynxman said:

Trenger ikke bruke Hindenburg som eksempel på hvor eksplosiv hydrogen er. Vi har hatt en hydrogeneksplosjon i Norge for ikke så lenge siden som var ganske voldsom selv med relativt små mengder i forhold til et fly eller flyfyllestasjon. Virkelighetsfjerne påstår at det ikke kan skje igjen.

Tror ikke dette flyet blir noe av. Investorfelle. Påstander som "Tankene foran på flyet skal også stabilisere flyet etterhvert som hydrogenet forbrennes." sier meg at de ikke sikter seg etter faktiske flykjennere.

En sikkerhetsrisiko vil det jo være, men gassen er jo spredt på et mye mindre område enn i et luftskip. Det er også mulig å bruke gassdetektorer i kombinasjon med innsprøyting av gass som hindrer eksplosjon i lagringsområdet. (Dette er i alle fall mulig å få til i forhold til "gammeldagse branner")

2 hours ago, Lynxman said:

Tror ikke dette flyet blir noe av. Investorfelle. Påstander som "Tankene foran på flyet skal også stabilisere flyet etterhvert som hydrogenet forbrennes." sier meg at de ikke sikter seg etter faktiske flykjennere.

Vil ikke se bort i fra at Airbus kan ha tenkt gjennom tingene i sitt prosjekt. Her er hydrogentankene (merkelig nok) plassert bak i flyet. Forstår heller ikke hvordan de skal få dette til å fungere mht vekt og balanse.

Tror ellers at sjansen for at noen skal få dette til er størst i regi av en av de store produsentene, slik som for eksempel Airbus.

Edit: Googlet litt og fant noen interessante artikler:

https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.4632

https://aero-space.eu/2021/05/24/the-third-hydrogen-aviation-cycle/

Endret 16. desember 2021 av arne22

[Roger Moore]

Hydrogen wr et ekstremt reaktivt grunnstoff. Fordi hydrogen er et grunnstoff er det umulig å endre på egenskapene til hydrogen. En hydrogenlekkasje vil derfor alltid ha et enormt skadepotensiale. En er lite gjennomtenkte når en pusher hydrogen som energibærer. Sa du ammoniakk? Det er dødelig giftig, lykke til!

Med hydrogen og ammoniakk er det ikke et spørsmål om det går valgt, men når det går galt. Derfor må en jobbe for å minimere bruken av av disse som energibærere.

[oyveggen]

Ser at Hindenburg og en eksplosjon i Sandvika brukes som eksempler på hvor galt det kan gå med hydrogen. Vs en million eksempler på hvor galt det kan gå med petroleum. Se for deg all skepsisen hvis noen i dag for første gang skulle ha foreslått å fylle et fly med bensin.

[koots]

oyveggen skrev (33 minutter siden):

Ser at Hindenburg og en eksplosjon i Sandvika brukes som eksempler på hvor galt det kan gå med hydrogen. Vs en million eksempler på hvor galt det kan gå med petroleum. Se for deg all skepsisen hvis noen i dag for første gang skulle ha foreslått å fylle et fly med bensin.

Her er en relativt nylig hendelse som blant annet viser hvor fint petroleumsprodukter kan være

https://www.nrk.no/rogaland/brann-i-parkeringshus-pa-sola-1.14850091 

[Snowleopard]

oyveggen skrev (40 minutter siden):

Ser at Hindenburg og en eksplosjon i Sandvika brukes som eksempler på hvor galt det kan gå med hydrogen. Vs en million eksempler på hvor galt det kan gå med petroleum. Se for deg all skepsisen hvis noen i dag for første gang skulle ha foreslått å fylle et fly med bensin.

Prøv å se for deg om man fylte hydrogen like ofte som man fyller bensin. Nei, jeg tror ikke raten (andel ulykker) er noe særlig større, eller mindre av den grunn. men pga mengden, kan det fort bli til at vi hadde fått minst en ulykke hvert eller hvert annet år. Men nettopp pga flyktigheten og hvor lett antennelig den gassen er når den oppnår rett blanding, samt den enorme reaksjonen, tilsier at man skal være svært forsiktig her.

Søler man en liter bensin, så skal det fremdeles endel til for å antenne dette. Og så lenge det ikke er trykksatt, så er det en relativt kontrollerbar situasjon. Man kan tørke opp med papir og sagmugg etc, frakte det vekk for eventuell avlufting eller kontrollert avbrenning, og dermed sterkt redusere problemet. Eller skumlegge med brannhemmende skum.

Det er ikke i nærheten av så lett å gjøre med hydrogen. Selv statisk elektrisitet kan antenne hydrogenet når det er blitt til lettantennelig knallgass, en form den inntar fryktelig raskt. Så når det går galt, kan det fort gå fryktelig galt.

Jeg må bare si at de skal fly lenge før jeg går frivillig inn i et hydrogendrevet fly. Eller bevege meg på en travel flyplass som behandler det stoffet i et større omfang. Det skal bevises grundig at det virkelig er så trygt som dere sier. I mellomtiden får det bli elbilferie der dette er mulig, og forlange konvensjonelt drivstoff på flyet man tar, der elbilen ikke når (raskt nok).

Ja, det er lett å vise til eksplosjonen i Sandvika. Vi hadde på det tidspunktet 3-5 kommersielt drevne stasjoner, og pga lavt antall hydrogenelektriske biler, så er det sterkt begrenset hvor mange fyllinger de klarte å utføre. Tallene er ikke i nærheten engang av hvor mange fyllinger en vanlig bensinstasjon utfører på daglig, ukentlig og månedlig basis. Likevel fikk vi altså en slik hendelse, til tross for at sikkerheten skulle være så godt ivaretatt.

[J-Å]

5 hours ago, Roger Moore said:

Med hydrogen og ammoniakk er det ikke et spørsmål om det går galt men når det går galt. Derfor må en jobbe for å minimere bruken av av disse som energibærere.

Nå er det jo slik at samfunnet aksepterer en viss risiko. Vi bygger for eksempel hus av tre og plast, selv om vi vet at noen av dem vil brenne ned. Vi aksepterer også at det skjer noen ulykker i trafikken.  Så det er bare snakk om hvilket nivå en skal legge seg på egentlig.

Jeg er enig i at vi kun bør bruke disse energibærerene der det er nødvendig. Men for langdistanse luftfart uten CO2 utslipp er det ikke så mange alternativer til flytende hydrogen. Det må i tilfelle være syntetisk jet-fuel fremstilt av grønn hydrogen og karbon som er fanget fra atmosfæren. Det er vel også noen muligheter med bio-fuel. Men jeg er usikker på om disse løsningene blir akseptert politisk.

For langdistanse skipsfart uten passasjerer så tror jeg  ammoniakk går bra. Det fraktes jo allerede mye ammoniakk på skip.

Det er et alternativ, LOHC væsker, (bl. a. DBT). De vil være omtrent som diesel i farlighetsgrad. Det vil egne seg godt for passasjerskip, som bruker lang tid på evakuering, og som derfor vil ha mye større problemer med å beskytte alle mot en ammoniakksky,

Denne rapporten er verdt å lese.  Hvis en ikke vil lese hele, så gir ihvertfall fig. 29 et inntrykk av energitetthet mhp. vekt og volum for de forskjellige alternativene:

https://hvlopen.brage.unit.no/hvlopen-xmlui/bitstream/handle/11250/2762843/Boee_Gullbraa_Reinertsen.pdf? #page=69

 

 

 

Endret 16. desember 2021 av J-Å