Адара Инженеринг: Компресор на Busch играе съществена роля в конструкцията на самолет на водород, разработван в ETH Zurich

Според Германския аерокосмически център (DLR) през 2024 г. по света са извършени над 36 милиона самолетни полета. Зад тази впечатляваща цифра обаче стои друга – авиацията е източник на около 2.1% от глобалните емисии на CO₂, колкото са приблизително и емисиите на държава като Германия. Докато индустрията търси начини да намали този отпечатък, в Швейцария група студенти вече разработват малък самолет, който използва като гориво единствено газообразен водород. За ефективната работа на неговата горивна клетка допринася и технология на Busch Vacuum Solutions – утвърден германски производител на вакуумно оборудване. Повече за любопитния проект пред Инженер.bg разказаха от Адара Инженеринг – официален пазарен партньор на компанията за българския пазар.

Защо студенти разработват самолет на водород?

Според доклад на Бюрото за оценка на технологичните последствия към Германския Бундестаг (Office of Technology Assessment at the German Bundestag, или накратко TAB) устойчивите авиационни горива представляват най-важното направление за краткосрочно намаляване на въглеродния отпечатък от авиацията. Сред разглежданите алтернативи водородът се откроява с потенциала си да осигури практически беземисионно задвижване. „Използването на водород като гориво за самолети обаче е свързано със сериозни инженерни предизвикателства. При използване на течен водород той трябва да се съхранява при температура около −253 °C в големи криогенни резервоари с висока степен на топлоизолация, което увеличава масата и усложнява конструкцията на летателния апарат“, обясниха от Адара Инженеринг.

Именно търсенето на практически решения мотивира създаването на асоциацията Cellsius – неправителствена организация за изследвания в областта на устойчивата авиация, основана от студенти от Федералния технологичен институт в Цюрих (ETH Zurich) през 2022 г. В рамките на дипломните си проекти те разработват самолета H2-Sling, използващ единствено газообразен водород. Тъй като единственият продукт на реакцията е вода, по време на полет не се отделят въглероден диоксид и други парникови газове.

Газообразният водород се съхранява в два резервоара, разположени под крилата на самолета, като всеки от тях побира по 2.6 kg водород. Благодарение на високата специфична енергия на горивото, самолетът има далечина на полета около 200 km, или приблизително два часа във въздуха.

„За да подпомогне проекта, Busch предоставя на университета рециркулационен компресор MINK MH, който осигурява ефективно повторно използване на неизразходвания водород“, посочиха от българската компания.

Защо е важна рециркулацията на водорода?

За надеждната работа на горивната клетка подаването на водород трябва да бъде прецизно контролирано. Системата умишлено подава по-голямо количество водород, отколкото е необходимо за протичане на реакцията. По този начин се предотвратява локално изчерпване, при което недостигът на водород в отделни участъци на горивната клетка може да доведе до прекъсване на електрохимичния процес.

След реакцията част от водорода остава неизползвана. Но това означава, че самолетът ще се нуждае от по-големи резервоари за съхранение на допълнително количество гориво, което ще увеличи масата му и ще намали полезния товар и далечината на полета. Затова неизползваният водород се връща обратно към горивната клетка. Именно тази задача се изпълнява от рециркулационния компресор MINK MH на Busch. „Двата ротора на компресора се въртят в противоположни посоки, засмуквайки неизползвания водород. Газът се компресира и се подава обратно към входа на горивната клетка, където се смесва със свеж водород от резервоарите. По този начин разходът на гориво се намалява“, уточниха от Адара Инженеринг.

MINK MH – компресор, създаден специално за приложения с водород

MINK MH е сертифициран от TÜV рециркулационен компресор, разработен специално за приложения с водородни горивни клетки. Моделът е устойчив на силни вибрации и може да работи при екстремни температурни условия – между -30 °C и +85 °C. „Благодарение на компактната си конструкция, устройството заема минимално пространство, което е оптималното решение за приложение в горивни клетки. Освен това компресията е суха, което означава, че в камерата няма работни течности, а вътрешните движещи се части не влизат в контакт помежду си, като по този начин се намалява износването и нуждата от поддръжка. Компресорът разполага с интегриран контрол на скоростта, което позволява динамична промяна на обемния поток“, допълниха още от българската компания. А според Андрес Неф, технически ръководител на проекта H2-Sling, Busch е сред малкото производители, предлагащи специализирани решения за този тип приложения.

Първото публично представяне на самолета се провежда през октомври 2025 г., а следващата стъпка е сертифициране от швейцарската Федерална служба за гражданска авиация, което ще позволи провеждането на изпитателен полет, като крайната цел на проекта е полет над Алпите.

Източник на снимковия материал: Адара Инженеринг, Busch, ©Engineer BG via Canva