水素動力飛行機は 5 つの大きな課題に直面する

クライメイトワイヤー | ブリュッセル — 飛行機による温室効果ガスの排出を削減する最善の方法は、飛行機の運航を減らすことだが、それは航空業界と何百万もの乗客にとってはスタートではない。

代わりに、この分野は、汚染を減らしながら飛行機が飛行し続けることを可能にする技術的修正を模索している。そのアイデアの1つは、水素を使用することである。 しかし、これが実行可能な解決策であるかどうかについては大きな疑問があります。

水素燃料航空機が直面する 5 つの課題を以下に示します。

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1. クリーンな水素の調達は容易ではない

水素は非常にきれいな場合もあれば、非常に汚い場合もあり、それはすべてその製造方法によって異なります。

現在市場に出回っている水素のほとんどは、天然ガスを分解して作られる、いわゆるグレー水素であり、大量の CO2 を排出します。 ブルー水素はこれらの温室効果ガスを回収しますが、コストが高く、CO2 をどこに保管するかが懸念されています。 最も希少で最も高価なものは、再生可能エネルギーを使用して水を分解することによって作られるグリーン水素です。

「水素飛行機は、その動力となるエネルギーと同じくらい持続可能です」と、環境保護団体である運輸・環境（T&E）の航空マネージャー、カルロス・ロペス・デ・ラ・オサ氏は語る。

「現在、輸送用の水素のほとんどはゼロエミッションではありません。 それはグリーン水素ではありません」と、2027年までに40席から80席の初の水素電気航空機を納入することを目指している英米メーカー、ゼロアビアのヴァル・ミフタホフ最高経営責任者（CEO）は語った。

2. 水素は航空機の航続距離を短縮する可能性がある

水素は最も軽い元素ですが、エネルギー密度は灯油よりもはるかに低いため、化石燃料の代わりに水素を燃料とする航空機の実際の重量はさらに重くなることになります。

酸素と一緒に燃やして水を生成し、ジェットを動かすことはできるが、液体の状態で保管する必要がある。つまり、可燃性の高い物質を摂氏マイナス253度以下に保つ高圧タンクを設置する必要がある。 これらすべてが重量を増加させ、航続距離、積載量、乗客の収容力を低下させます。

水素は燃料電池に電力を供給し、プロペラを回転させるための電気を生成するためにも使用できます。

2022年のマッキンゼーの調査によると、「現在の航空機設計では、水素航空機の航続距離はロンドンとイスタンブールの間の距離である最大2,500キロメートルに制限される可能性がある」という。 「機体と保管技術を再設計することによってのみ、利用可能な座席の数を減らすことなく、より長い航続距離を確保できる可能性があります。」

デスティネーション 2050 — 航空会社、空港、メーカー、ナビゲーション サービス プロバイダーを結集する、今世紀半ばまでにネット ゼロの航空輸送を実現するための欧州航空連合 — は、水素燃料航空機が 2035 年までに利用可能になると予測していますが、「短距離飛行にのみ適している」ヨーロッパ内路線です。」

これは、欧州の航空交通管理団体ユーロコントロールが航空による二酸化炭素排出量の50％以上を占めていると主張する長距離便には使用できないことを意味する。

3. 費用がかかる

今日の空港は、航空機に化石燃料を給油するように設置されています。 代わりに水素を供給するには改修が必要だろう。

「今日の空港には水素がない」とミフタホフ氏は語った。 同氏は、解決策は「空港の現場で水素を製造する」ことであり、これにより輸送コストが削減されると確信している。

1月、同州のエネルギー政策機関であるカリフォルニア・エネルギー委員会は、リバモア市営空港で灯油とともに航空機に給油する移動式液体水素給油トラックの開発のために、ゼロアビアに330万ドル近くの資金を与えた。

しかし、その挑戦の規模は気が遠くなる。

スペインのエネルギー多国籍企業で持続可能な航空部門の責任者を務めるフランシスコ・ホセ・ルーカス氏は、「航空分野における水素の可能性を私たちはまだ完全に把握していない。水素を技術的にだけでなく経済的にも実現可能にするためには、まだ大きな課題が残されている」と述べた。レプソルは、空港に水素を輸送する難しさについて言及した。 「それでも、中長期的には大きな可能性を秘めた技術であると確信しています。」

4. お役所仕事が問題になる

航空業界はおそらく、地球上のどの業界よりも厳しい安全基準を設けています。 つまり、水素への切り替えは非常に高い規制ハードルに直面することになります。

EU航空安全局（EASA）の広報担当者ジャネット・ノースコート氏は、「乗客数が20人未満の航空機の場合、規則は性能に基づいているため、水素推進への適応は必要ない」と述べた。

しかし、「大型の輸送機の場合、規制はより規範的であり、現在の形ではすべての側面に適切ではないでしょう」と彼女は述べた。

同庁には特別条件と呼ばれるものがあり、新しい技術を許可しており、現在認証を待っている超長距離飛行機であるエアバスA321XLRに使用されている。

しかし、XLR の場合、その特別条件は、飛行に動力を供給する新しい方法ではなく、中央燃料タンクの新しい設計に適用されます。

ノースコート氏は、EASAが事前申請サービスを通じて水素飛行機開発者と連絡を取っていると述べた。

「事前申請プロセスは、彼らがプロジェクトのリスクを軽減するのに役立ち、現在の規制をどこに進化させる必要があるかを特定することを可能にします」と彼女は述べた。

5. CO2以外の影響

飛行機を灯油から水素に変換するためのあらゆる努力の後でも、そのような環境に優しい機械でさえ、依然として気候に悪影響を与える可能性があります。

最近の研究では、航空が気候に与える影響の約 50 ～ 75 パーセントは、飛行機雲の形成に寄与する窒素酸化物の排出や水蒸気などの CO2 以外の影響によって引き起こされていることが示されています。 航空機によって空に残されたこれらの白い雲は、十分に長く続くと気候変動を増大させる可能性があります。

「水素航空機が気候に与える影響については、依然として疑問が残っている」と、ビル・ゲイツ氏が設立し、水素航空機の開発にも投資している組織、ブレークスルー・エナジーの持続可能な航空専門家マッテオ・ミロロ氏は言う。

ミロロ氏は、「水素による二酸化炭素以外の影響については、まだ正確にはわかっていない」としながらも、水素を動力とする航空機は「化石灯油を動力とする航空機と比べて、粒子状物質を含む汚染レベルを削減するというプラスの効果があるだろう」と付け加えた。 」

T&Eのロペス・デ・ラ・オサ氏は、よりクリーンに燃焼する水素エンジンは飛行機雲の寿命が短くなる可能性が高いことを意味すると主張する。 「水素燃焼では、水蒸気が付着する可能性のある粒子の放出が少なくなります」と彼は言いました。

それをテストするために、エアバスはネバダ州で同様の水素飛行機と灯油飛行機を飛ばして直接比較を行っている。

エアバスのゼロエミッション航空機プログラム担当副社長、グレン・ルウェリン氏は、その目的は「飛行機雲が発生するような環境での飛行試験を通じて、違いを理解するためのデータを生成すること」だと述べた。 結果は2024年末までに得られる予定だ。

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