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

[Ketill Jacobsen]

arne22 skrev (59 minutter siden):

Dette er jo et av de alternativene som de store flyprodusentene arbeider med. Dette vil jo teknisk sett sannsynligvis være en mye enklere og rimeligere løsning som kanskje ikke nødvendigvis ikke krever en utskifting av hele verdens flyflåte. Det spørs om ikke dette er en mer sannsynlig løsning for framtiden enn hydrogen.  Det jobbes jo parallelt med flere alternativer. (Ti me vil sjå.)

https://www.airbus.com/en/newsroom/news/2021-07-power-to-liquids-explained

Tviler rent personlig på at hydrogenløsningen vil slå til i den nærmeste framtid. Den blir rent teknologisk bli for kompleks. Det er etter mitt syn mer sannsynlig at vi ender opp med noe som ligner mer på det vi har i dag.

https://www.airbus.com/en/newsroom/press-releases/2021-10-first-a319neo-flight-with-100-sustainable-aviation-fuel

Det kan jo også bli så lite dramatisk at man gradvis går fra en innblanding av "karbonnøytral kerosen" fra 0% til 100%, sånn litt etter hvert.

Det ville være en fin løsning å velge e-fuel kombinert med å la være å fly. Det er også en måte å stoppe CO2-utslipp knyttet til flyvning!

E-fuel går gjennom hydrogen og en må videre basere drivstoffet på å ta CO2 ut av luften (om CO2-regnskapet skal bli noenlunde akseptabelt). En vil da ha et drivstoff som er mye dyrere enn hydrogen, men lettere å håndtere og som ikke krever endringer på dagens fly.

Jeg tipper vi etter hvert får fly basert på flytende hydrogen og dagens motorer (sammen med hybridfly og elfly). Spørsmålet er nok i hvilket tempo det vil skje og utbredelsen slike fly får. Teknologien er nok ikke noe hinder, men det er avhengig av at hydrogenet blir billig nok. Uansett så tenker jeg det bør utprøves. Det vil koste relativt lite (sett i verdensmålestokk) og så får vi se om slike fly har livets rett. Det er heldigvis alltid noen som vil prøve å utvikle slike fly, og det blir neppe Airbus og Boeing som kommer først!

For utprøving av teknologien er det enkelt å ta utgangspunkt i et eksisterende fly (inkludert turboprop eller fan-motorer).

Endret 16. desember 2021 av Ketill Jacobsen

[Jens Kr. Kirkebø]

Er man sikre på at det blir turbinmotorer på hydrogenfly da? Eller vil man kunne oppnå høyere virkningsgrad med brenselceller og elmotorer?

[J-Å]

5 hours ago, Jens Kr. Kirkebø said:

Er man sikre på at det blir turbinmotorer på hydrogenfly da? Eller vil man kunne oppnå høyere virkningsgrad med brenselceller og elmotorer?

Det ser ut til at de fleste hydrogenfly-prosjektene går for motorer som bruker hydrogen direkte. Det har gjerne å gjøre med vekt. 

Det er jo også en mengde prosjekter på elektriske batteridrevne fly. De vil sikkert trenge en "range extender", men da blir den kanskje mer sannsynlig basert på e-fuel, ettersom LH2 egner seg dårlig for å oppbevares lenge ombord som reservefuel. 

Det kan fort bli klasseskiller her, hvor de rike vil fly direkte med e-fuel, mens de vanlige sydenturene vil gå med el-fly som må mellomlande og lade. Og hydrogen blir for de store interkontinentale rutene med noen få huber i hver verdensdel,

 

[arne22]

11 hours ago, Ketill Jacobsen said:

Det er heldigvis alltid noen som vil prøve å utvikle slike fly, og det blir neppe Airbus og Boeing som kommer først!

Utviklingen av hydrogen eller andre framdriftskilder er bare en liten del av den langt mer komplekse oppgaven, å utvikle et passasjerfly. Dette er noe som en ganske stor industri har holdt på med i 100 år. Hvis en oppfinner av "nytt drivstoff" skal utvikle et nytt stort passasjerfly som er likeverdig med dem som vi har i dag, så vil det ta dem nye 100 år og et tilsvarende budsjett. Det er bare de som allerede har på plass teknologien for utvikling og bygging av større passasjerfly som kan klare noe slikt.

4 hours ago, J-Å said:

Det ser ut til at de fleste hydrogenfly-prosjektene går for motorer som bruker hydrogen direkte. Det har gjerne å gjøre med vekt. 

Og at det aldri noen gang har blitt bygd en jetmotor for passasjerfly med elektrisk drift. Det finnes så vidt vites ingen planer for å bygge en slik motor heller.   

For mindre saktegående passasjerfly med propelldrift, så er vel brenselsceller under utprøving/utredning.

Endret 17. desember 2021 av arne22

[Ketill Jacobsen]

arne22 skrev (1 time siden):

Utviklingen av hydrogen eller andre framdriftskilder er bare en liten del av den langt mer komplekse oppgaven, å utvikle et passasjerfly. Dette er noe som en ganske stor industri har holdt på med i 100 år. Hvis en oppfinner av "nytt drivstoff" skal utvikle et nytt stort passasjerfly som er likeverdig med dem som vi har i dag, så vil det ta dem nye 100 år og et tilsvarende budsjett. Det er bare de som allerede har på plass teknologien for utvikling og bygging av større passasjerfly som kan klare noe slikt.

En kan jo spørre Elon Musk om han er enig i dette. Det finnes mange titalls flyprodusenter i verden som alle lager fly som har alle godkjenninger. Hvilket som helst av disse kan utvikle større eller mindre hydrogenfly. Kort sagt det du sier er noe stort tull.

Det var mye verre/vanskeligere for Elon Musk å utvikle et nytt bilmerke og det med en helt ny teknologi i tillegg. Noe sånt har ikke skjedd på ca 50 år. Musk gjorde naturligvis det mest opplagte, hentet inn verdens beste bilekspertise enten den kom fra USA, Europa eller Kina. Kunnskap sitter i hodene på folk, ikke i storprodusentenes bankbokser.

[Proton1]

22 hours ago, Ketill Jacobsen said:

Grafen som vises (Simen1) har sin bakgrunn i CO2-frie brensler til skipsfart. Utgangspunktet for fly og skipsfart er vidt forskjellig. For skipsfart er ikke vekt veldig kritisk, mens for fly vekt uhyre viktig. Men den viktigste forskjellen er driftformen. Et skip kan gå opp til tre uker mellom hver gang det fylles på flytende hydrogen. Det blir derved en utfordring å holde avkokingen på et lavt nivå og en fortrekker derfor tanker som gir minimalt avkok og derved blir tankene svært tunge.

 

Bruk av hydrogen som mulig drivstoff for fly og skip har mange vesentlige forskjeller. Store skip anløper et begrenset antall havner i verden hvor forsyning av flytende hydrogen kan gjøres tilgjengelig. Flytrafikk har langt flere destinasjoner, som vil gjøre det økonomisk vanskelig med tilsvarende anlegg på mange flyplasser.  Jeg er uenig med deg i at en godt  isolert hydrogentank nødvendigvis må bli tung. Faktum er at der finnes isolasjonsmaterialer med fantastiske egenskaper som veier bare litt mer enn røyk. Varmeskjoldet på en romkapsel er et slikt materiale. På et skip ville det også bli installert et kondenseringsanlegg for avdampet gass, som ville sende tilbake til tanken det som ikke ble brukt som drivstoff for skipet. Tilsvarende kondenseringsanlegg finnes på tankskip i dag. Det er vanskelig å tenke seg noe tilsvarende på et fly. Det kan godt være at hydrogen sammen med brensel celle og elektromotor driver fremtidens skip. 

[J-Å]

4 hours ago, arne22 said:

Og at det aldri noen gang har blitt bygd en jetmotor for passasjerfly med elektrisk drift. Det finnes så vidt vites ingen planer for å bygge en slik motor heller.   

Vel, Airbus har det de kalle en e-fan X motor, som ser ut som en jetmotor ihvertfall. 

https://youtu.be/AfkWQL8Ziac?t=61

Det finnes også en "boosted turbofan", en slags hybridmotor

Og kineserene holder på med noe:

https://interestingengineering.com/this-electric-jet-engine-could-lead-to-carbon-neutral-air-travel

[arne22]

2 hours ago, Ketill Jacobsen said:

Kort sagt det du sier er noe stort tull.

Det kan vel være lov å ha den meningen, men den skyldes vel da sannsynligvis at du aldr har arbeidet med luftfartsteknologi?

2 hours ago, Ketill Jacobsen said:

Det var mye verre/vanskeligere for Elon Musk å utvikle et nytt bilmerke og det med en helt ny teknologi i tillegg.

Men har du noen utdanning innenfor teknologi ?

2 hours ago, Proton1 said:

På et skip ville det også bli installert et kondenseringsanlegg for avdampet gass, som ville sende tilbake til tanken det som ikke ble brukt som drivstoff for skipet. Tilsvarende kondenseringsanlegg finnes på tankskip i dag. Det er vanskelig å tenke seg noe tilsvarende på et fly.

Drift av fly ved hjelp av hydrogen vil kreven en helt ny generasjon av luftfartsteknologi, der alt fra skrog til motorer og instrumentering vil måtte bygges om og tilpasses hydrogendrift. Muligheten for å få til dette ombord i skip vil være mye bedre.

[arne22]

20 minutes ago, J-Å said:

Vel, Airbus har det de kalle en e-fan X motor, som ser ut som en jetmotor ihvertfall. 

https://youtu.be/AfkWQL8Ziac?t=61

Interessant, men det spørs om ikke denne motoren i større grad ser ut som en jetmotor, men oppfører seg mer som en "ducted propell". Det er jo rett og slett bare snakk om en nødvendig energimengde. Kan man produsere tilstrekkelig kraftige elektromotorer og tilstrekkelig kraftig kraftelektronikk, slik at det kan levere like mye krefter som det en jetturbin leverer til fan, så er det i teorien mulig. Tviler på at det er mulig i praksis. (Men det vil jo tiden vise.)

Den kinesiske varianten var vel noe litt annet.

Edit:

Ser at det faktisk er snakk om å forsøke å få til en elektrisk jetmotor. Ser det også er snakk om megawatt.

https://www.airbus.com/en/innovation/zero-emission/electric-flight/e-fan-x

De har åpenbart i gang flere parallelle utviklingsprosejkter for å se hva som kan komme til å fungere.

Men det kan vel se ut som konklusjonen allerede er der:

https://www.flightglobal.com/air-transport/airbus-and-rolls-royce-cancel-e-fan-x-hybrid-electric-rj100-experiment/138067.article

Endret 17. desember 2021 av arne22

[J-Å]

2 hours ago, Proton1 said:

Bruk av hydrogen som mulig drivstoff for fly og skip har mange vesentlige forskjeller. Store skip anløper et begrenset antall havner i verden hvor forsyning av flytende hydrogen kan gjøres tilgjengelig.

Det er likevel ikke så aktuelt med rent hydrogen på skip, siden vekten ikke er kritisk.  Vegvesenet har rotet seg borti det med Hydra og Vestfjordfergene, men de fleste andre går for ammoniakk eller LOHC. Rapporten jeg linket til tidligere diskuterer dette.

Flytende hydrogen representerer liten risiko for et fly i luften. Lekket hydrogen både i væske og gassform vil forsvinne vekk fra flyet raskt. Et skip derimot vil typisk bli liggende stille hvis det kommer i trøbbel. Da kommer dilemmaet. Skal LH2 tanken plasseres høyt oppe? - det er bra for en liten lekkasje, men hvis flytende hydrogen flommer ned over fartøyet så er det ikke bra. Skal tanken plasseres lavt nede ? - da vil hydrogengass omslutte fartøyet ved en lekkasje.  I begge tilfeller vil flytende hydrogen som legger seg på sjøen danne en gigantisk sky.

[sverreb]

9 hours ago, J-Å said:

Det kan fort bli klasseskiller her, hvor de rike vil fly direkte med e-fuel, mens de vanlige sydenturene vil gå med el-fly som må mellomlande og lade. Og hydrogen blir for de store interkontinentale rutene med noen få huber i hver verdensdel,

Hvis du okkuperer utstyr og personell lengre blir det nok gjerne dyrere ikke billigere.

Fra: https://www.iata.org/contentassets/ebdba50e57194019930d72722413edd4/fact-sheet-fuel.pdf

Finner jeg at drivstoffkostnader bare utgjorde 23% av flyselskapenes kostnader i 2019. SÅ selv om syntetiske drivstoff skulle bli 4-5x prisen så gjør det bare flyreiser ca dobbelt så dyre. GItt hvor billig det kan være å fly tror jeg det er til å leve med (men selvfølgelig ikke festlig)

Sammenlignet med en forsert utbytting av utstyr og flyplassinfrastruktur, som ofte kan ha en levetid på 20 år pluss så tror jeg nok e-fuel er den mest tilgjengelige løsningen. Direktte hydrogendrift og batteridrift for praktiske passasjerfly er nok mer 20-30 år frem i tid. E-fuel kan vi ta i bruk det neste tiåret. Den store utfordringen er politisk vilje (ikke et lite problem da mange land må bli enige)

[Ketill Jacobsen]

Proton1 skrev (2 timer siden):

Bruk av hydrogen som mulig drivstoff for fly og skip har mange vesentlige forskjeller. Store skip anløper et begrenset antall havner i verden hvor forsyning av flytende hydrogen kan gjøres tilgjengelig. Flytrafikk har langt flere destinasjoner, som vil gjøre det økonomisk vanskelig med tilsvarende anlegg på mange flyplasser.  Jeg er uenig med deg i at en godt  isolert hydrogentank nødvendigvis må bli tung. Faktum er at der finnes isolasjonsmaterialer med fantastiske egenskaper som veier bare litt mer enn røyk. Varmeskjoldet på en romkapsel er et slikt materiale. På et skip ville det også bli installert et kondenseringsanlegg for avdampet gass, som ville sende tilbake til tanken det som ikke ble brukt som drivstoff for skipet. Tilsvarende kondenseringsanlegg finnes på tankskip i dag. Det er vanskelig å tenke seg noe tilsvarende på et fly. Det kan godt være at hydrogen sammen med brensel celle og elektromotor driver fremtidens skip. 

Naturligvis er hydrogen en god løsning for alle skip. Det som står i veien inntil videre er at hydrogen er en del dyrere enn diesel og tungolje.

Endret 17. desember 2021 av Ketill Jacobsen

[Ketill Jacobsen]

arne22 skrev (På 16.12.2021 den 2.44):

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")

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/

Den første referansen påpeker at en tank til flytende hydrogen kan veie mindre enn hydrogenet som er i den. En svært viktig opplysning som står i skarp kontrast til denne referansen som oppgir ca 2kWh/per kg for hydrogen og tank. Mens referansen over oppgir mer enn 16,5 kWh/kg (som jeg har opplyst om i tidligere innlegg)

 

J-Å skrev (På 16.12.2021 den 11.09):

 

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

 

Den andre referansen til arne22 er interessant ved at den setter hydrogenfly inn i en større sammenheng, nemlig det hydrogensamfunn vi er i ferd med å gå inn i. Referansen går også grovt gjennom utviklingen av fly og hydrogen siste 100 år. Den nevner også Cryoplane som jeg oppfatter som et bredt EU-prosjekt for en utredning  rundt år 2000 om hydrogenfly uten noen referanse til praktiske forsøk.

I referansen nevnes et Cryoplaneprosjekt som kom på ca nittitallet og som var et europeisk prosjekt for praktisk utvikling hydrogenfly basert  Sovjetunionens tester med et TU-155 der en motor ble ombygd til å gå på flytende hydrogen (og flytende naturgass) i 1988.

[Carl Anton Stenling]

Flytende hydrogen er jo en mulighet, men det er krevende å håndtere så lave temperaturer. Det er også temmelig energikrevende å kjøle ned hydrogenet. Et enklere alternativ er ammoniakk under lavt trykk. Da kan man også tenke seg hybridfly hvor ammoniakk forbrennes ved takeoff i en jetmotor, men forsyner brenselceller for jevn fremdrift mesteparten av turen.

[Simen1]

sverreb skrev (18 timer siden):

Sammenlignet med en forsert utbytting av utstyr og flyplassinfrastruktur, som ofte kan ha en levetid på 20 år pluss så tror jeg nok e-fuel er den mest tilgjengelige løsningen. Direktte hydrogendrift og batteridrift for praktiske passasjerfly er nok mer 20-30 år frem i tid. E-fuel kan vi ta i bruk det neste tiåret. Den store utfordringen er politisk vilje (ikke et lite problem da mange land må bli enige)

e-Fuel kan nok tas i bruk umiddelbart av eksisterende fly. Det er bare produksjonskapasitet og sikkert noen sertifiseringer av kvalitet det står på.

Batteridrift på korte flyvninger med små passasjerfly (10-20 passasjerer) tror jeg er under 10 år unna.

Direkte hydrogendrift trenger heller ikke være så langt unna. Det krever selvsagt mer enn å lage en ny flymodell basert på standard jetmotorer, men ser man rundt seg i verden på utvikling så er det jo ikke uoverkommelig å designe. Det trengs bare tid og penger og det virker som i hvert fall EU har nok penger å bruke på sånne prosjekter.

[Ketill Jacobsen]

arne22 skrev (22 timer siden):

Men har du noen utdanning innenfor teknologi ?

Hvorfor spør du om det? Jeg har svært mange innlegg her på TU's kommentarfelt. Er det noe som taler for manglende utdanning/kompetanse? Jeg ha for øvrig redegjort for min utdanning tidligere (jeg er sivilingeniør).

[sverreb]

3 hours ago, Simen1 said:

e-Fuel kan nok tas i bruk umiddelbart av eksisterende fly. Det er bare produksjonskapasitet og sikkert noen sertifiseringer av kvalitet det står på.

Batteridrift på korte flyvninger med små passasjerfly (10-20 passasjerer) tror jeg er under 10 år unna.

Direkte hydrogendrift trenger heller ikke være så langt unna. Det krever selvsagt mer enn å lage en ny flymodell basert på standard jetmotorer, men ser man rundt seg i verden på utvikling så er det jo ikke uoverkommelig å designe. Det trengs bare tid og penger og det virker som i hvert fall EU har nok penger å bruke på sånne prosjekter.

Det tar ca 10 år fra utvikling starter for fullt til du kan levere første fly. Så tar det ytterligere en god del år før det er satt inn vesentlige mengder i komersiell drift. Skal noe være under 10 år unna må de alt være godt i gang med utvikling.

Av småfly som bare tar en håndfull passasjerer kan det nok være en del slike prosjekter i gang, noen kan sågar være seriøse. Før vi kommer opp i B737 eller AB320 størrelser blir nok det hele ganske marginalt dog.

[J-Å]

12 hours ago, Carl Anton Stenling said:

Flytende hydrogen er jo en mulighet, men det er krevende å håndtere så lave temperaturer. Det er også temmelig energikrevende å kjøle ned hydrogenet. Et enklere alternativ er ammoniakk under lavt trykk. Da kan man også tenke seg hybridfly hvor ammoniakk forbrennes ved takeoff i en jetmotor, men forsyner brenselceller for jevn fremdrift mesteparten av turen.

En Boeng 747 bruker ca 3 kg Jet A1 per sekund.  Med ammoniakk ville den brukt 7 kg per sekund. For en 16 timers flytur blir det ca. 400 tonn. Omtrent det samme som take-off vekten.  Så det egner seg ikke for de lengste turene ihverfall, Med mindre man tanker i luften da.  

[Simen1]

J-Å skrev (1 time siden):

En Boeng 747 bruker ca 3 kg Jet A1 per sekund.  Med ammoniakk ville den brukt 7 kg per sekund. For en 16 timers flytur blir det ca. 400 tonn. Omtrent det samme som take-off vekten.  Så det egner seg ikke for de lengste turene ihverfall, Med mindre man tanker i luften da.  

Med riktig CO2-avgift på utslippet vil kanskje direkteruta koste 20 000 kr, mens med mellomlanding for å tanke NH3 blir det kanskje 10 000 kr. Da gjør nok prisene sitt med passasjergrunnlaget, som igjen gjør noe med tilbudet av slike direkteruter.

Det sagt så skulle jeg likt å se en statistikk over antall passasjerkm vs distanser. Jeg tror ikke de lengste distansene utgjør noen stor andel av antall passasjer-km pr dag, så en eventuell omlegging av de lengste direkterutene til mellomlandings-ruter ville neppe rammet særlig mange i praksis og neppe skapt opptøyer i gatene.

[hekomo]

Ketill Jacobsen skrev (På 16.12.2021 den 0.08):

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)

Godt poeng. Med hydrogen under trykk så vil sannsynligvis hele flyet gå i lufta, og alle ombord vil bli omgjort til en fuktig sky. En helt annen situasjon enn forholdsvis "saktebrennende" Hindenburg i forhold.