Airbus пообещала авиалайнеры на водороде к 2035 году — но вряд ли выполнит намеченное. Какие самолеты на самом деле будут бороздить небеса будущего? — Naked Science
35 минут
Александр Березин
25

Airbus пообещала авиалайнеры на водороде к 2035 году — но вряд ли выполнит намеченное. Какие самолеты на самом деле будут бороздить небеса будущего?

5.4

Европейский производитель авиалайнеров объявил, что через 15 лет сможет начать выпускать самолеты с «нулевыми выбросами СО2». Для этого он планирует заправлять их водородом, который к тому времени обещают производить из воды, а не из ископаемого метана, как это делают сегодня. Однако технически план Airbus – прекраснодушная утопия. Реальные самолеты 2030-х годов смогут совершить переход только на метан – по простым и технически неустранимым причинам. Попробуем разобраться, почему европейская компания делает вид, что это не так, а заодно и выяснить, как на самом деле будет выглядеть авиалайнер будущего.

Водородные авиалайнеры
Три концепта водородных самолетов Airbus в действительности показывают скорее на неготовность авиаиндустрии начать использовать водород как топливо / ©Airbus

Современные авиалайнеры всерьез эволюционируют только по линии мелких улучшений – замены алюминия на алюминий-литиевые сплавы или даже углепластик (в крыльях). Общая их форма остается неизменной с 1950-х годов – с первого реактивного авиалайнера, британского Сomet, производившегося той же фирмой, что делала деревянные бомбардировщики «Москито» во время Второй мировой.

Между тем, именно форма определяет основные аэродинамические особенности самолета. Круглая в сечении «труба» фюзеляжа, лишь слегка скошенные назад крылья, под которыми подвешены топливные баки и моторы, – все это остается в индустрии вот уже 70 лет подряд. И оставалось бы еще дольше – если бы не зеленое давление.

Концепт водородного лайнера на 200 пассажиров с дальностью около 3700 километров. Это в полтора раза меньше, чем у керосиновых аналогов подобных лайнеров сегодня / ©Airbus

Однако дело Греты Тунберг – в отличие от слегка проседающей популярности ее лично – живет и побеждает. Западное общество все чаще и чаще слышит об «углеродном следе» и ничего не слышит о том, что именно этому углеродному следу человечества обязана своим существованием одна шестая наземной биомассы. Это означает, что с углеродным следом (и, косвенно, порожденной им биомассой) будут беспощадно бороться. А авиаиндустрия – один из главных его источников.

Всем уже ясно, что электромобили с 2030-х будут основным типом выпускаемых машин, а железнодорожный транспорт и так во многом электрифицирован (почему Тунберг демонстративно и пользовалась им в поездках по Европе).

Но авиалайнеры невозможно электрифицировать: литиевый аккумулятор на сто киловатт-часов весит полтонны (200 ватт-часов на килограмм). То есть накопитель, эквивалентный сотне тонн керосина (столько топлива, например, у A330) весил бы 2000 тонн, что сразу делает проект нереалистичным. Ведь A330 сам весит примерно четверть тысячи тонн – на него невозможно навьючить пару тысяч.

То есть «углеродно нейтральный» самолет по-прежнему требует топлива, а не батарей – только вот какого? У метана в Европе плохая репутация – он скорее ассоциируется с экологическими проблемами сланцевых районов США и политическими трениями с Россией, крупнейшим его поставщиком в ЕС. К тому же сегодня это топливо ископаемое – то есть его сжигание все равно ведет к выбросам углекислого газа в атмосферу.

Именно поэтому западные концерны постоянно обещают переход на водородные самолеты «на горизонте в 15-20 лет». И тем не менее, пока это лишь обещания. Скорее всего, такие машины не станут лидировать в небе ни через какой отрезок времени.

Советский опыт: водород не взлетит?

Дело в том, что европейские авиастроители мягко говоря не первые, кто задумался о переходе с керосина на газовое топливо. Впервые это сделала Академия наук СССР в 1970-е, инициировав программу внедрения сжиженного топлива – включая водород – в самые разные отрасли экономики. Мысль за этим была очевидна: топливный кризис 70-х резко поднял цену нефтепродуктов, а газовое топливо и тогда, и сегодня было много дешевле керосина или бензина. На Западе в те годы государственные и научные учреждения не имели прямых рычагов влияния на промышленность, поэтому там программ НИОКР такого размаха не запустили.

В авиапромышленности в рамках программы «Холод» был создан авиалайнер Ту-155 (на базе Ту-154). Самолет этот взлетел в 1988 году – за 47 лет до обещаемого Airbus дебюта его водородных авиалайнеров. Однако на жидком водороде он провел всего пять полетов – и было отчего.

Нет, технически все системы лайнера работали нормально, несмотря на то, что это был первый опыт такого рода в мире. Но вот детали…

Хвостовая часть пассажирского салона Т-155 оказалась занята основным водородным баком (на нем работал один из трех его моторов). Сходный по компоновке Ту-156 (у него криогенными были бы все три двигателя) имел примерно те же габариты баков, но куда большую дальность полета на них (за счет метана) / ©Wikimedia Commons

Когда мы говорим о топливе летательного аппарата, то важнейший показатель – теплота сгорания в мегаджоулях на литр объема. Для жидкого водорода она меньше 9 мегаджоулей на литр, а для авиационного керосина – 35 мегаджоулей на литр. Разница, как мы видим, четырехкратная.

Поэтому бак с жидким водородом на Ту-155 занимал 20 м³ и требовал вакуумной теплоизоляции. При этом кубометр жидкого водорода весил 71 килограмм – то есть довольно большой, по меркам авиации, топливный бак вмещал всего 1400 килограмм топлива! Напомним: базовый Ту-154 брал на борт почти сорок тонн керосина.

Конечно, водород при сгорании давал 121 мегаджоуль на килограмм, а керосин – 43-46 (его состав часто разнится) мегаджоулей на килограмм. Но за счет в дюжину раз меньшей плотности топлива и нужды в толстых стенках, бак для жидкого водорода все равно выходил слишком большим, вчетверо больше керосиновых. Чтобы он вышел равным по возможностям с керосиновыми баками Ту-154, бак пришлось бы делать на 200 с лишним кубических метров.

Причем если керосиновые баки можно было вынести в крылья, то с водородным так не получалось: при размерах его теплоизоляции он выходил толще максимально целесообразной толщины крыла. Сотни кубов требовалось отнять от емкости фюзеляжа – то есть и пассажирского салона, и грузового отсека самолета. Такой авиалайнер при классической компоновке мог бы нести в основном топливо и экипаж. Для пассажиров и грузов в нем банально не хватало места.

Все это поставило крест на проектах туполевцев по созданию стратегических бомбардировщиков Ту-160В (В – водород) и сверхзвукового авиалайнера Ту-144В, а равно и гиперзвукового ударного самолета проекта «360» и воздушно-космического самолета Ту-2000, способного выходить в космос, но при этом стартующего и взлетающего по-самолетному.

Метановый разворот

На проблему отреагировали быстро. Уже к 1989 году водородный бак Ту-155 заменили на метановый и продолжили испытания, выполнив еще 95 полетов. Плотность метана в баках была не ниже 0,41 килограмма на кубометр – в шесть разв выше, чем у водорода. Теплота сгорания килограмма СН4 лишь 55,7 мегаджоуля на килограмм – вдвое ниже, чем у Н2. Но в шесть раз большая плотность жидкой фазы газа легко перебила этот фактор: бак для жидкого метана может быть в 2,5 раза меньше, чем для водорода.

Турбовинтовой водородный самолет будущего в представлении: до ста пассажиров. Ему обещают дальность в 1900 километров, в полтора с лишним раза меньше, чем у конкурентов на керосине. Но и это будет крайне трудно воплотить в жизнь: бак планируется разместить за кормовым гермошпангоутом (в хвосте, за пассажирским салоном), а там на небольшом самолете и так мало места / ©Airbus

К тому же метан становится жидким при −161,5°C, а водород – при −252,9 °C. Этот огромный разрыв ведет к большой разнице в экономике: комплект для водородной авиазаправочной станции даже самых малых размеров стоит миллионы долларов, а для жидкого метана – на порядок меньше. Да и стенки топливного бака с жидким СН4 на Ту-155 потребовали всего 5 сантиметров теплоизоляции – и никаких сложностей с вакуумно-экранной теплоизоляцией. Метановый бак (а точнее, два, для сохранения центровки) на экспериментальном самолете имел емкость 20 кубометров и позволял лететь два часа подряд.

На схеме показан кормовой гермошпангоут типичного авиалайнера. Легко видеть, что объем, остающийся за ним, у самолета классической компоновки просто слишком мал, чтобы там можно было разместить достаточно вместительный водородный бак / ©Wikimedia Commons

Ясно, что для серийного самолета этого мало; но не менее ясно и то, что проблему все же можно решить. Для этого туполевцы создали проект Ту-156, с 16 тоннами метана на борту (эквивалент почти 20 тонн керосина), а позднее – и Ту-206, с 22,5 тоннами метана на борту (почти 54 кубометра).

Чтобы втиснуть топливо в фюзеляж, не жертвуя местом для пассажиров и грузов, баки поместили в «горб» над пассажирским салоном. Расход топлива при этом по расчетам рос на 15%. Но за счет того, что килограмм сжиженного метана дает минимум на 15% больше энергии, чем килограмм керосина, массовый расход топлива на километр полета не ухудшался. А экономически (благо сжиженный метан много дешевле керосина) лайнер становился выгоднее обычного.

Понятно, что ничего этого не могло быть реализовано, поскольку за полетами метановых самолетов в СССР последовал 1991 год. Вслед за этой датой в руководстве страны было принято решение о массовом импорте авиалайнеров, а за рубежом «метановых» проектов той же степени проработанности не было. Даже если бы решение на запуск Ту-206 в серию и приняли, не факт, что что-то получилось бы. В 1990-х смертность в стране взлетела на 30% и не опускалась до нулевых. В такой ситуации не до денег на НИОКР для самолетов.

Как следует оценивать европейские водородные проекты?

Из истории развития техники на Западе известно, что советские опыт там учитывают считанные единицы. Например Маск, изучавший ракетостроение по советскому учебнику, вслед за Королевым использовал переохлажденный кислород, а больше никто в западном мире так не делал (впрочем, создатели российской «Ангары» тоже не стали с этим заморачиваться: изучение собственной истории – вообще наше слабое место).

Поэтому естественно, что о водородных опытах с Ту-155 никто всерьез в Airbus не задумывался, и все описанные выше проблемы с жидким водородом они начнут осознавать на своем опыте уже в 2030-х, ближе к обещанным постройкам прототипов.

Чисто теоретически, водородную проблему можно попробовать решить, создав самолет не по классической схеме авиалайнера, унаследованной от британского Comet 1950-х годов, а по более подходящей для больших газовых баков.

Концепт авиалайнера на 200 пассажиров М-60. Общий облик самолета (уширенный эллиптический несущий фюзеляж) близок к боевому самолету М-60, спроектированному в КБ Мясищева еще в советское время / ©Михаил Жердев/Facebook

Например, по схеме «несущего фюзеляжа», как у российского проекта М-60 ОКБ имени Мясищева: за счет уширенного фюзеляжа, создающего подъемную силу, вполне реально получить куда больше внутреннего объема именно в фюзеляже, куда можно поместить газовые баки – как мы помним, в крыло их, в отличие от керосиновых, не поместить.

Дальний скоростной бомбардировщик-летающее крыло, проект конструктора Москалева / ©topwar.ru

Есть и иной путь: создать самолет с фюзеляжем «летающее крыло», примерно как у ДСБ-ЛК разработки конструктора Москалева из 1950-х (проект – почти современник Comet). В такой схеме фюзеляж почти «плоский», а собственно крылья невелики, поскольку очень большую часть подъемной силы создает именно фюзеляж.

Эскизный облик самолета ДСБ-ЛК. Он должен был летать со скоростью в 2,8 раза быстрее звука на высотах до 35 километров, с боевой нагрузкой от 5 до 15 тонн. Именно для обеспечения подъемной силы на такой высоте фюзеляж самолета и выполнен в виде огромного летающего крыла. На практике Россия и сегодня не располагает самолетом таких возможностей: Ту-160, спроектированный после ДСБ-ЛК, заметно скромнее его в плане характеристик / ©topwar.ru

Правда, сам проект Москалева напрямую не подойдет: он создавался для сверхзвукового полета на высотах до 35 километров, то есть его возможности для современных пассажирских авиалайнеров глубоко избыточны. На дозвуке «летающее крыло» можно сделать заметно более толстым, что позволит не только разместить в фюзеляже сотню-другую кубометров сжиженного метана, но и обеспечить больший комфорт пассажирам.

Кстати, один из концептов Airbus на иллюстрации отдаленно напоминает гибрид между таким летающим крылом и несущим фюзеляжем, как у М-60. Называется такая схема «смешанное крыло». Правда, вероятность его реализации в таком виде сомнительна: компания заявляет, что концепт рассчитан на 200 пассажиров, а как показывают расчеты, для столь небольших самолетов заметных преимуществ над обычной схемой у летающего крыла и несущего фюзеляжа просто нет. Кроме того, на эскизах не заметно, что внутри концепта остается заметное место для водородных баков (в случае такого самолета они должны занимать примерно 200 кубометров).

Концепт Airbus схемы “смешанное крыло” (разновидность “летающего крыла”). Компания считает, что на нем можно будет разместить до 200 пассажиров, а дальность при этом составит минимум 3700 километров. Сходный по вместимости обычный A321 (на керосине) имеет дальность на 2000 километров больше / ©Airbus

Но на практике мы бы не стали ожидать воплощения схем «смешанного крыла» в жизнь – ни в России, ни на Западе. Взглянем правде в глаза: Россия на современном этапе в техническом отношении вне военных отраслей действует как интеллектуальная колония Запада. В авиации развиваются именно те проекты, что по компоновке копируют стандартные западные решения – «Сухой Суперджет» и МС-21. Это значит, что никакие М-60 и тем более «летающие крылья» у нас не взлетят, потому что на их постройку просто не дадут денег.

Типичный бизнесмен или крупный чиновник – не фанатик, типа Маска, начавшего ракетный бизнес с чтения учебника по ракетостроению. Никаких учебников и работ по «несущему фюзеляжу» и «летающему крылу» он не читал, и поэтому будет относиться к такому решению как к непроверенному. Тем более, что, перефразируя товарища Сталина, на Западе не дураки сидят, и если бы это было возможно – «уже давно бы такое построили». Именно такие настроения среди элит мы и имеем в виду под словосочетанием «интеллектуальная колония».

Но сомнительно и то, что по такому пути пойдет Airbus. Относительно концепта ZEROe выше мы уже пояснили, почему он не выглядит как по-настоящему «водородный». Сомнительно и то, что нечто подобное реализуют в будущем. Да, недавно в компании предложили V-образный проект самолета, где, в теории, тоже можно разместить баки побольше.

Но при более близком ознакомлении с новостью становится очевидно, что предложил V-образный концепт не Airbus (он его только поддержал, а исполнителями были люди из голландского университета). Кроме того, у проекта есть большой недостаток: V-образная форма создает «голландский шаг» – колебания фюзеляжа во время полета, которые будет непросто компенсировать. Наконец, в этом проекте просто не отведено место, нужное для водородных баков.

Напомним: метановый бак, равный по возможностям керосиновым на А330 (139 кубометров), будет иметь размер всего в 216 кубических метров. А вот водородный – примерно 560 кубических метров. Вторую цифру просто не впихнуть в летающую машину что традиционной, что V-образной компоновки. Там и так тесно, никаких полутысячи дополнительных кубов в этом месте не наблюдается. По крайней мере, не впихнуть без резкой потери пространства для пассажиров, что сделает такой самолет убыточным.

Поэтому можно с заметной долей уверенности сказать, что водородная энергетика не взлетит и в Европе – там на сегодня просто не представлено ни одного проекта водородного авиалайнера, который бы учитывал проблему нехватки места в самолетах традиционной компоновки.

Может быть, такой проект там появится? Не факт: западные строители авиалайнеров сегодня столь же консервативны, как западные же ракетостроители ”домасковской” эры. Они не смогли отказаться от близкой к традиционной компоновке даже когда делали «Конкорд» – в результате чего самолет имел неприемлемо высокий расход топлива, сделавший его узконишевым продуктом. Нет никаких причин для изменения этого статуса-кво.

У западных производителей крупных лайнеров сегодня просто нет конкурентов, а вне конкуренции крупные корпорации склонны штамповать похожие технологические решения неограниченно долго. Так элементарно менее рискованно, а риск – это то, чего крупные корпорации боятся более всего.

Как же на самом деле будет развиваться авиаиндустрия?

Разумеется, та «безрисковая» стратегия, что устраивает крупные корпорации, – не очень устраивает остальных. На сегодня авиалайнеры (тот же A330) стоят примерно миллион долларов на тонну массы, а частично многоразовые космические ракеты – миллион долларов на десять тонн массы. И даже по удельной цене «сухой массы» (без топлива) пассажирские самолеты сравнимы со стоимостью ракеты Falcon 9.

В ближайшие годы с появлением Starship многоразовые космические корабли и ракеты на единицу сухой массы станут даже дешевле «эйрбасов» и «боингов». Вдобавок последние еще и используют дорогой керосин, а Starship – куда более дешевый сжиженный метан. Неудивительно, что SpaceX строит планы, как потеснить лайнеры на рынке дальних перелетов: экономически это вполне реально, даже несмотря на, вероятно, меньший ресурс Starship в сравнении с самолетами.

Но вот беда: для перелетов на дальностях менее 4-5 тысяч километров ракеты все равно не смогут заменить лайнеры. И производителям последних хорошо бы что-то сделать для снижения затрат на перелеты и, одновременно, для выполнения «зеленого мандата». В принципе, метан подходит для этого не хуже водорода. При некоторых химических реакциях углекислый газ и водород в итоге вполне дают метан. То есть получив водород с помощью «зеленого» электричества, его можно будет использовать для получения столь же «зеленого» (а не ископаемого) метана.

При этом углекислого газа при сжигании «зеленометана» будет выделяться примерно столько же, сколько при его синтезе по реакции Сабатье. То есть формально ”первородный грех” топлива – выбросы СО2 – тут будет полностью ”искуплен”. Да, стоимость подобного синтетического горючего должна быть намного выше, чем у метана природного, – вероятно, даже дороже, чем у керосина.

Однако это не беда. Жители западного мира не слишком бедны и вполне перенесут связанное с переходом на «зеленый метан» повышение цен на авиабилеты. Реальным плюсом при этом станет то, что метан заметно меньше керосина загрязняет атмосферу микрочастицами, которые являются одной из основных причин смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. А она, напомним, – пока основная причина смерти на нашей планете.

Более того: переход на «зеленый метан» будет идеальным и для производителей западных авиалайнеров. Они слишком консервативны для перехода на «несущий фюзеляж» и «летающее крыло» для больших самолетов. Зато, сделав «горб» на лайнере обычных аэродинамических форм – как на проекте Ту-206 десятки лет назад – и Airbus, и Boeing вполне справятся с решением задачи «нулевых выбросов СО2». Тут и новых аэродинамических решений особо не нужно, и экологи будут довольны.

Это практически единственный мыслимый на сегодня хэппи-энд в авиалайнерной индустрии. Кстати, он может иметь косвенные плюсы и для нас: после появления метановых самолетов на Западе на них неизбежно перейдем и мы. Вот только вряд ли газ для них в нашей стране будут получать реакцией Сабатье. Скорее всего, это будет обычный «ископаемый» метан. То есть в перспективе нескольких десятков лет в России вполне могут уменьшиться цены на авиабилеты – по крайней мере, для внутренних линий.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 20:22
3 минуты
Денис Гордеев

Эта награда вручается за деятельность в области научно-популярной и просветительской литературы.

11 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Астрономы сообщили об открытии OGLE-2016-BLG-1928 — самой маленькой из «планет-сирот», свободно летящих между звездами.

10 часов назад
2 минуты
Илья Ведмеденко

Немецкое судостроительное предприятие Pella Sietas, принадлежащее российской «Пелле», заложило линейный дизель-электрический ледокол проекта 21900М2. Его будет эксплуатировать «Росморпорт».

27 октября
4 минуты
Денис Гордеев

Ученые пришли к выводу, что искусственные подсластители не могут быть здоровой заменой сладким напиткам.

26 октября
4 минуты
Денис Гордеев

Временные промежутки между посещениями дантиста могут составлять от трех месяцев до двух лет, в зависимости от индивидуальных факторов.

26 октября
8 минут
Василий Парфенов

Пусть романтика мирного атома с середины 1960-х поутихла, к идее использования ядерных реакторов в «гражданских» целях все равно возвращаются регулярно. Новый ядерный ракетный двигатель (ЯРД) позволит доставить человека на Марс гораздо быстрее, чем это возможно сейчас.

20 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

25 Комментариев

Исаак Кларк
23.09.2020
-
0
+
Вообще самолет можно сделать двухпалубным. Нижнюю (или верхнюю) палубу полностью отвести под бак с водородом, а вторую палубу использовать для пассажиров или грузов.
    Александр Березин
    23.09.2020
    -
    0
    +
    Определенно можно. Но тут встает вопрос экономики: вторая палуба, для достаточно крупного бака заберет место либо от грузового отсека (и куда тогда класть багаж?), либо от пассажирского салона (есть, например, самолеты с двухпалубным пассажирским салоном). То есть сегодня в авиалайнере все и так скучено. Отнять у его фюзеляжного объема от пары сотен кубов под водород -- значит снизить экономическую отдачу от машины. Можно, конечно, и так -- но если при переходе с керосина на водород наполняемость самолета упадет на 20-30%, то цены на билеты вырастут уже не 1,5 раза (поскольку водород и инфраструктура под него дороже, чем керосин и его инфраструктура), а, например, в два. Двухкратное подорожание билетов будет означать резкое сокращение желающих летать в принципе. На это трудно пойти, если руководство авиакомпаний лишено серьезных суицидальных порывов.
Asmite Qielee
23.09.2020
-
0
+
Сколько объёмов водорода помещается в кубометр гидрида лития?
    Mozes Asokin
    23.09.2020
    -
    0
    +
    не более чем в кубометр чистого сжиженного водорода...
    +
      ещё комментарии
      Александр Березин
      23.09.2020
      -
      0
      +
      Вот это вряд ли. LiH имеет плотность в 780 килограмм на кубометр, атом лития весит в шесть раз больше, чем атом водорода, то есть водорода там в разы больше, чем в кубометре сжиженного водорода.
    Александр Березин
    23.09.2020
    -
    0
    +
    Честно говоря, не задумывался. А что это даст? Все же, гидрид лития токсичен и довольно дорог, странно было бы делать из него топливо.
ivankolupayev
23.09.2020
-
0
+
Ну и вопрос скорей философский, когда в современной России цены на что-то падали? Дело как известно не в долларах...
Mozes Asokin
22.09.2020
-
0
+
Если метан получать из биогаза или синтезировать из СО2 (взятого из атмосферы) и Н2О то такое топливо так же будет углерод нейтральным. Впрочем уже сейчас летают несколько самолётов на жидком биотопливе получаемым из водорослей, они так же углероднейтральны...
    Александр Березин
    23.09.2020
    -
    0
    +
    О метане из атмосферных газов в тексте сказано. Проблема в том, что если обычный метан много дешевле керосина, то метан "из воздуха" неизбежно будет заметно дороже. "Впрочем уже сейчас летают несколько самолётов на жидком биотопливе получаемым из водорослей" :Биотопливо из растений имеет перед обычным метаном сразу два недостатка: а) оно дороже керосина, а не дешевле. б) его сгорание дает много больше (как и у любого жидкого при н.у. углеводорода) микрочастиц, чем сгорание метана, то есть больше вредит здоровью.
    +
      ещё комментарии
      Mozes Asokin
      23.09.2020
      -
      0
      +
      метан из биогаза (который по сути тоже из воздуха) значимо дешевле минерального метана и сейчас как раз разрабатываются биореакторы нового поколения специально адаптированные на переработку биомассы водорослей, которая по своей метаноёмкости превосходит сухопутную растительную биомассу, к тому же водорослей просто гораздо больше ...
        Александр Березин
        23.09.2020
        -
        0
        +
        "метан из биогаза (который по сути тоже из воздуха) значимо дешевле минерального метана" Минимальные цены для метана из биогаза -- 11 центов за кубометр, максимальная -- 50 центов (например https://irena.org/newsroom/articles/2017/Mar/Biogas-Cost-Reductions-to-Boost-Sustainable-Transport ). И это без стоимости очистки -- а без очистки использовать его для получения того же водорода невозможно. Без очистки его можно только сжигать. Излишне говорить, что ископаемый метан как сырье для получения водорода выйдет заметно дешевле. Именно поэтому его добывают в основном бурением, и очень редко перерабатывают органику на биогаз. "к тому же водорослей просто гораздо больше ... " Биомасса водорослей на планете намного меньше, чем наземных растений. Топливо на основе водорослей имеет ряд фундаментальных проблем, из которых главная -- стоимость. И для него ниже 11 центов за кубометр не выходит. А это дороже ископаемого метана, и заметно.
          Mozes Asokin
          23.09.2020
          -
          0
          +
          Давайте считать вместе исходя из ваших данных: $0,11 за 1 кубометр, это $110 за килокубометр. Цена минерального метана сейчас в США около $100 за килокубометр ( в других странах, она значительно дороже), но нельзя забывать что при производстве биогаза получают так же очень ценные жидкие удобрения которые так же стоят денег и повышают общую рентабельность процесса. Ну а в сравнении с авиационным керосином такая цена будет гораздо ниже, не говоря уже о полной углеродной нейтральности. ***************** Далее, использование водорослей не ведёт к деградации почв, и применению очень дорогих удобрений. В ближайшее время рассматриваются 2 типа водорослей как потенциальное сырьё: морских и пресноводных. Первые собирают в прибрежной части, вторые выращивают либо в открытых прудах, либо в специальных установках близ тепловых электростанций, используя и утилизируя отходящие газы содержащие СО2 и сбросовое тепло, так как водоросли должны расти при повышенной и постоянной температуре (около 25-30 гр С). ******************* Как только будет налажено полноценное производтства биометана из водорослей вопрос улероднейтрального топлива по приемлемой цене для авиации (и заодно ракетной техники) будет решен...
            Александр Березин
            23.09.2020
            -
            0
            +
            "Давайте считать вместе исходя из ваших данных: $0,11 за 1 кубометр, это $110 за килокубометр" Вы очень выборочно считаете из моих данных. У меня 11 центов -- нижняя точка цены. Верхняя -- в разы выше. 11 центов для массового производства пока недостижимы. "но нельзя забывать что при производстве биогаза получают так же очень ценные жидкие удобрения " Это уже включено в расчеты по цене -- потому что без этого производства удобрений биогаз был бы дороже. Кроме этого, вы не заметили то, что на что я указал выше: нужна очистка . Без очистки можно только сжигать, заправлять им ничего нельзя. Равно как и сжижать. Потому что "Raw biogas produced from digestion is roughly 60% methane and 39% CO 2 with trace elements of H 2S: inadequate for use in machinery. The corrosive nature of H 2S alone is enough to destroy the mechanisms". А с очисткой -- цена выходит уже совсем не 11 центов. "Ну а в сравнении с авиационным керосином такая цена будет гораздо ниже" Очистка. Из-за очистки биометан всегда будет дороже минерального -- ну, если последний раз в пять не подорожает, конечно. Что сомнительно. "Далее, использование водорослей не ведёт к деградации почв, и применению очень дорогих удобрений." Использование водорослей пока не дает приемлемых цен на биогаз -- что закрывает вопрос. "Как только будет налажено полноценное производтства биометана из водорослей вопрос улероднейтрального топлива по приемлемой цене для авиации (и заодно ракетной техники) будет решен... " Не будет. Потому что на сегодня не удается наладить его настолько дешевым, чтобы можно было говорить о конкуренции с метаном.
              Mozes Asokin
              23.09.2020
              -
              0
              +
              А зачем очищать биометан если при замораживании он сам очистится, сперва выморозится вода, потом СО2, ну и что там ещё, последним будет уже очищенный жидкий метан, т.е. очистка путём замораживания. В остальном всё течёт и изменяется, технологии развиваются, и конечно же это касается и водорослей. И не забывайте что биометан, в отличии от минерального, углероднейтральный, а то вот в статье вообще речь об водороде, как альтернативе современному авиатопливу, который конечно же во всём дороже метана, тогда как напрашивается гораздо более доступное и простое решение. Так что вывод прост: биометан дешевле водорода и скорей всего авиационного топлива. Вопрос только из чего его получать и тут водоросли самый простой и доступный источник, но над этим надо работать, ем более что искусственно выращенные водоросли способны декарбонизировать выбросы тепловых станций, если прочие загрязнители можно уловить фильтрами, то СО2 лучше улавливать водорослями.
                Александр Березин
                23.09.2020
                -
                0
                +
                "А зачем очищать биометан если при замораживании он сам очистится, сперва выморозится вода, потом СО2, ну и что там ещё, последним будет уже очищенный жидкий метан, т.е. очистка путём замораживания." Очистка в том числе использует и вымораживание -- но не может включать только его. Потому что при просто замораживании СО2 и вода образуют жидкостно-ледовую смесь, и полного разделения не будет -- без .дополнительной сепарации. Именно поэтому биогаз в подавляющем большинстве случаев и жгут, и очень редко допускают в трубу или в СПГ. "И не забывайте что биометан, в отличии от минерального, углероднейтральный," Я не забываю. Равно как и о том. что увеличение содержания СО2 в атмосфере способствует росту биомассы Земли и уже имеет своим результатом глобальное озеленение. Только такой плюс биометана технически скорее минус. "а то вот в статье вообще речь об водороде, как альтернативе современному авиатопливу, который конечно же во всём дороже метана, тогда как напрашивается гораздо более доступное и простое решение." Это решение не является более простым и доступным, чем "минеральный" метан. Водород потому Эйрба и выбрал, что биогаз на сегодня проще и дешевле сжигать, чем использовать как-то еще. "Так что вывод прост: биометан дешевле водорода и скорей всего авиационного топлива. " Но дороже "минерального".
                Mozes Asokin
                23.09.2020
                -
                0
                +
                Зато углероднейтральный и чаще всего местный, а это в контексте статьи может и перевесить. На счёт озеленения не уверен, так как количество СО2 в атмосфере растёт, а это чревато. Вообще не ясно что будет с климатом в ближайшее время. Поэтому-то и статья о водороде...
                Александр Березин
                23.09.2020
                -
                0
                +
                "Зато углероднейтральный и чаще всего местный, а это в контексте статьи может и перевесить." Вряд ли это перевесит: Европа пока не собирается на метан переходить для самолетов, только на водород. А как сырье для водорода биометан хуже минерального, так как дороже. "Так как количество СО2 в атмосфере растёт, а это чревато" Чревато чем? Дальнейшим ростом биомассы? Да. Только вот неясно, чего же в этом плохого. ""Вообще не ясно что будет с климатом в ближайшее время. " Да все с ним ясно. Уже не раз писалось: грядущее потепление по масштабам не сильнее микулинского межледниковья, а в ту пору как-то никто не вмер - напротив.
                Mozes Asokin
                23.09.2020
                -
                0
                +
                Зачем Европе переходить на водород в авиации если биометан из водорослей будет гораздо дешевле и как топливо, и как сам самолёт. А вот минеральный метан не подходит, он импортный и ведёт к выбросам СО2, зачем же тогда вообще стремиться к переходу на водород если игнорировать проблему углеродных выбросов?? А на счёт климатических изменений это вы, батенька, напрасно микулинского межледниковье помянули, ща концентрация СО2 уже гораздо выше чем было тогда и близка к пику который наблюдался несколько миллионов лет назад. К тому же концентрация СО2 продолжает быстро расти из-за нелинейного процесса связанного с выделением его из океанов, т.е. имеет место положительная обратная связь и тут необходимы решительные меры. А то ведь растущая биомасса растений (которой вы так радуетесь) может быстро смениться на нечто похожее на Сахару, она ведь явно не может справится с повышением концентрации СО2, и тогда может произойти что-то похожее на 4 или 5 великих вымираний видов на планете которые имели место за всю историю её биосферы.. Так что о минеральном метане лучше забыть, а думать только о выборе между углероднейтральном биометане или синтетическом метане из атмосферных газов (СО2 +2*Н2О = СН4 + 2*О2+ Т) или действительно о водороде, хотя как раз вся статья направлена на его критику и я с ней согласен...
    ivankolupayev
    23.09.2020
    -
    0
    +
    Что до тех что "уже летают" там смешивают "биотопливо" с обычным керосином в пропорции 1:1 то есть полностью из навоза самолеты пока не делают. Во всяком случае именно такая смесь сертифицирована в любимой Америке. Это биотопливо получают не из водорослей (с ними пока лишь экспериментируют) а из более традиционных растений. Под выращивание которых потребуются немалые площади. Да и углерод нейтральность получится сомнительная ведь растения сами производят СО2
    +
      ещё комментарии
      Mozes Asokin
      23.09.2020
      -
      0
      +
      весь углерод в растительной биомассе был взят из воздуха и превратился в углеводороды путём фотосинтеза...
    ivankolupayev
    23.09.2020
    -
    1
    +
    Вы вероятно не дочитали статью, такая схема в ней рассмотрена (реакция Сабатье) Но вот вопрос откуда возьмется энергия для такого синтеза? Насколько помню реакция происходит при повышенной температуре и давлении даже в присутствии катализаторов. Ну и конечно Н2О придется сначала разложить на водород и кислород с помощью электролиза. Что до биогаза вряд ли можно всерьез рассматривать этот источник кроме имиджевых проектов и международных выставок. Какой смысл производить биогаз в стране где обычного газа навалом?
    +
      ещё комментарии
      Mozes Asokin
      23.09.2020
      -
      0
      +
      Энергию должны дать ВИЭ (солнце и ветер). Далее, по биогазу - он дешевле чем минеральный и полностью углероднейтральный. К тому же при его производстве получают ещё ценные жидкие удобрения и оно же перерабатывает загрязняющие окружающую среду отходы. Поэтому биогаз всегда предпочтительней. Сейчас на повестке дня актуальна тема получения биогаза из водорослей, морских и пресноводных. Первые собирают в прибрежной части, вторые выращивают либо в открытых прудах, либо в специальных установках близ тепловых электростанций, используя и утилизируя отходящие газы содержащие СО2 и сбросовое тепло, так как водоросли должны расти при повышенной и постоянной температуре (около 25-30 гр С)...
        ivankolupayev
        23.09.2020
        -
        1
        +
        Выдумщик вы все-таки. Может и ссылку приведете на "дешевый" биогаз? И что за мистические причины тогда заставляют покупать "дорогой" минеральный? )))
          Mozes Asokin
          23.09.2020
          -
          0
          +
          Причина одна, нехватка на сегодняшний день биогаза, поэтому и производят минеральный, но я же пишу о том чтобы в обозримом будущем нарастить производство биогаза за счёт водорослей, которые в настоящий момент почти не используются, кроме всяких там полуэкспериментальных установок...
ivankolupayev
22.09.2020
-
0
+
В идеале люди должны перестать дышать. Они ведь тоже производят СО2 а людей на планете скоро будет 8 млрд

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: