Universal Hydrogen menggunakan tangki preform karbon dikepang kering sebagai bagian dari rencana untuk mendekarbonisasi penerbangan

Kredit Foto:Hidrogen Universal

Paul Eremenko, mantan chief technology officer untuk Airbus SE (Leiden, Belanda) dan United Technologies Corp. (Farmington, Conn., AS), telah mendirikan Universal Hydrogen (Los Angeles, California, AS) untuk menyediakan infrastruktur yang diperlukan untuk penerbangan bertenaga hidrogen. Perjalanan udara menyumbang sekitar 2,5% dari emisi gas rumah kaca global. Airbus dan pemerintah Prancis telah mengumumkan rencana untuk mengatasi hal ini dengan mengembangkan pesawat komersial dekarbonisasi pertama yang mulai beroperasi pada tahun 2035. Airbus telah mengumumkan tiga desain pesawat awal, semuanya berdasarkan propulsi berbahan bakar hidrogen.

“Tantangan utama, dalam pandangan kami, adalah infrastruktur,” kata Universal Hydrogen CTO, J.P. Clarke. “Daripada waktu dan biaya untuk membangun jaringan pipa dan sistem transportasi hidrogen khusus, kami ingin memanfaatkan infrastruktur transportasi barang peti kemas yang ada dikombinasikan dengan teknologi baru yang efisien untuk memberikan solusi investasi modal yang rendah. Modul kapsul kembar kami memudahkan pengisian, pengangkutan, dan pemuatan ke pesawat dan bobot yang jauh lebih ringan daripada baterai. Pendekatan ini juga skalabel. Seiring dengan pertumbuhan permintaan, demikian juga jaringan pasokan, hanya dengan meningkatkan jumlah modul yang beredar, tetapi dengan hambatan masuk yang rendah.”

Konversi pesawat turboprop

Perusahaan berencana untuk memulai pasar dengan mengubah pesawat regional ATR dan Dash 8 twin-turboprop menjadi propulsi sel bahan bakar hidrogen. Modul kapsul kembar yang dikembangkan untuk pesawat ini menggunakan silinder 850-bar yang dibuat dengan preform jalinan karbon kontinu berlapis-lapis, dioptimalkan berat, di atas membran permeabilitas rendah untuk penyimpanan gas hidrogen bertekanan tinggi; atau dua tangki logam, diisolasi tetapi tidak didinginkan secara aktif, untuk mengangkut hidrogen cair. Modul telah berukuran untuk memberikan jangkauan 400 mil laut dengan gas bertekanan tinggi dan 550 mil laut dengan hidrogen cair.

Hingga tiga modul akan dimuat ke dalam badan pesawat bagian belakang melalui pintu servis, yang sedikit diperlebar sebagai bagian dari modifikasi supplemental type certificate (STC). Hidrogen akan disalurkan ke luar badan pesawat ke dalam nacelles, masing-masing menggantikan mesin turboprop dengan tumpukan sel bahan bakar 2-megawatt yang menggerakkan motor listrik untuk baling-baling ditambah motor yang lebih kecil untuk tenaga tambahan. Sel bahan bakar menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar dan hanya mengeluarkan uap air, yang dikumpulkan dan dibuang pada kondisi terbang ketika tidak ada jejak jejak yang dihasilkan untuk dampak lingkungan yang minimal. Sistem manajemen termal termasuk radiator di nacelle akan mendinginkan sel bahan bakar dan motor.

Retrofit telah dirancang untuk mempertahankan kinerja pesawat dengan kisaran yang disebutkan di atas berdasarkan bahan bakar gas atau cair tetapi membutuhkan kehilangan dua baris kursi untuk mengakomodasi modul tangki kembar. Dapur belakang juga bergerak ke depan, kehilangan dua kursi tambahan, dengan pengurangan kapasitas total 40 penumpang. Meskipun demikian, Universal Hydrogen memperkirakan ekonomi pengoperasian secara kasar tidak berubah dalam hal biaya per mil kursi yang tersedia.

Meskipun hidrogen saat ini lebih mahal daripada bahan bakar jet, biayanya diperkirakan akan turun karena peningkatan produksi yang signifikan diumumkan dan direncanakan secara online. Eremenko juga memperkirakan setidaknya 25% peningkatan dalam biaya perawatan dan perbaikan untuk powertrain listrik sel bahan bakar versus mesin pembakaran.

Model bisnis, kerangka waktu, dan mitra

Universal Hydrogen berencana untuk menawarkan modul bahan bakar hidrogen dan kit retrofit untuk mengubah pesawat Dash 8 dan ATR, yang bertujuan untuk masuk ke layanan pada tahun 2024. Eremenko telah menjelaskan tentang subsidi konversi ke hidrogen untuk operator regional, yang pada dasarnya menawarkan “konversi rendah ke tanpa biaya” sebagai imbalan kontrak bahan bakar hidrogen jangka panjang.

Setelah tahap awal ini, perusahaan bertujuan untuk merilis rencana konversinya sebagai desain sumber terbuka yang dapat disesuaikan oleh pengembang pesawat yang lebih kecil, dari mobilitas udara perkotaan hingga pasar pesawat komuter. Perusahaan berencana untuk bermitra dengan OEM dari badan pesawat transportasi regional dan yang lebih besar, dari ATR dan De Havilland Canada, hingga Boeing dan Airbus, dengan maksud untuk mengurangi risiko keputusan untuk menggunakan hidrogen.

Universal Hydrogen maju menuju desain final dan mengharapkan demonstrasi powertrain dan modul bahan bakar siap pada tahun 2021. Pengujian penerbangan eksperimental akan mengikuti dan kemudian sertifikasi. Secara paralel, perusahaan akan mematangkan jaringan logistik hidrogen dan mengembangkan sistem produksi untuk modul bahan bakar. Sejauh ini, telah didanai sendiri oleh para pendiri dan mitranya hingga sekitar $ 5 juta. Diperkirakan sekitar $300 juta akan dibutuhkan untuk mencapai pendapatan pertama.

Meskipun Universal Hydrogen akan fokus untuk menyalakan pesawat melalui sel bahan bakar hidrogen, modul bahan bakar yang sama juga dapat digunakan untuk memberi daya pada pesawat yang membakar hidrogen dalam mesin jet yang dimodifikasi. Target perusahaan untuk pesawat berlorong tunggal jarak menengah terdiri dari sebagian besar penerbangan secara global dan menawarkan potensi pasar yang besar, kata mantan CEO Airbus Tom Enders, yang menjadi penasihat perusahaan rintisan tersebut.