Universal Hydrogen Meluncurkan Tangki Preform Karbon Benang Kering untuk Percepat Deskarbonisasi Penerbangan

Kredit Foto: Universal Hydrogen

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

"Tantangan utamanya, menurut kami, adalah infrastruktur," kata CTO Universal Hydrogen, J.P. Clarke. "Alih-alih waktu dan biaya untuk membangun saluran pipa dan sistem transportasi hidrogen khusus, kami ingin memanfaatkan infrastruktur transportasi barang kontainer yang ada yang digabungkan dengan teknologi baru yang efisien untuk menyediakan solusi investasi modal rendah. Modul twin-capsule kami memungkinkan pengisian, transportasi, dan pemuatan ke pesawat yang mudah serta bobot yang jauh lebih ringan dari baterai. Pendekatan ini juga dapat diskalakan. Seiring pertumbuhan permintaan, jaringan pasokan juga tumbuh, dengan hanya menambah jumlah modul yang beredar, tetapi dengan ambang masuk yang rendah."

Konversi Pesawat Turboprop

Perusahaan berencana memulai pasar dengan mengonversi pesawat regional twin-turboprop ATR dan Dash 8 menjadi propulsi sel bahan bakar hidrogen. Modul twin-capsule yang dikembangkan untuk pesawat ini menggunakan silinder 850-bar yang terbuat dari preform benang karbon kontinu berlapis banyak yang dioptimalkan bobotnya di atas membran permeabilitas rendah untuk penyimpanan gas hidrogen tekanan tinggi; atau dua tangki logam, terisolasi tetapi tidak aktif dingin, untuk mengangkut hidrogen cair. Modul telah diukur untuk memberikan jarak 400 mil laut dengan gas tekanan tinggi dan 550 mil laut dengan hidrogen cair.

Hingga tiga modul akan dimuat ke fuselage bagian belakang pesawat melalui pintu layanan, yang diperlebar sedikit sebagai bagian dari modifikasi sertifikat tipe tambahan (STC). Hidrogen akan dipasang di luar fuselage ke nacelles, masing-masing mengganti mesin turboprop dengan tumpukan sel bahan bakar 2 megawatt yang menggerakkan motor listrik untuk propeller serta motor lebih kecil untuk daya bantuan. Sel bahan bakar menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar dan hanya mengeluarkan uap air, yang dikumpulkan dan dibuang pada kondisi penerbangan ketika tidak ada jejak kondensasi untuk dampak lingkungan minimal. Sistem manajemen termal termasuk radiator pada nacelle akan pendingin sel bahan bakar dan motor.

Retrofit telah dirancang untuk mempertahankan performa pesawat dengan jarak yang dinyatakan di atas berdasarkan bahan bakar gas atau cair tetapi membutuhkan kehilangan dua baris kursi untuk menempatkan modul tangki ganda. Galeri belakang juga pindah ke depan, kehilangan dua kursi tambahan, untuk total pengurangan kapasitas 40 penumpang. Meskipun demikian, Universal Hydrogen mengestimasi ekonomi operasi secara kasar tidak berubah dalam hal biaya per mil kursi yang tersedia.

Meski hidrogen saat ini lebih mahal dari jet fuel, biayanya diperkirakan turun seiring produksi yang signifikan yang diumumkan dan direncanakan mulai beroperasi. Eremenko juga mengestimasi peningkatan minimal 25% dalam biaya perawatan dan overhaul untuk rangka gerak sel bahan bakar-listrik dibandingkan mesin pembakaran.

Model Bisnis, Waktu, dan Mitra

Universal Hydrogen berencana menawarkan modul bahan bakar hidrogen dan kit retrofit untuk mengonversi pesawat Dash 8 dan ATR, bertujuan untuk mulai beroperasi pada 2024. Eremenko telah menggambarkan subsidiasi konversi ke hidrogen untuk penerbangan regional, pada dasarnya menawarkan "konversi rendah- hingga tanpa biaya" imbalan kontrak bahan bakar hidrogen jangka panjang.

Setelah tahap awal ini, perusahaan bertujuan untuk merencanakan konversi sebagai desain open-source yang dapat disesuaikan oleh pengembang pesawat kecil, dari mobilitas udara perkotaan hingga pesawat komuter. Perusahaan berencana bekerjasama dengan OEM struktur pesawat transportasi regional dan besar, dari ATR dan De Havilland Canada, hingga Boeing dan Airbus, dengan tujuan mengurangi risiko keputusan untuk menggunakan hidrogen.

Universal Hydrogen maju menuju desain final dan mengestimasi akan memiliki demonstrasi rangka gerak dan modul bahan bakar yang siap pada 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, perusahaan telah dibiayai sendiri oleh pendiri dan mitra sebesar sekitar $5 juta. Perusahaan mengestimasi sekitar $300 juta akan diperlukan untuk mencapai pendapatan pertama.

Meskipun Universal Hydrogen akan fokus pada penggerak pesawat melalui sel bahan bakar hidrogen, modul bahan bakar yang sama juga dapat digunakan untuk menggerakkan pesawat yang membakar hidrogen dalam mesin jet yang dimodifikasi. Sasaran pesawat satu gang jarak menengah perusahaan mencakup sebagian besar penerbangan di dunia dan menawarkan potensi pasar yang besar, kata mantan CEO Airbus Tom Enders, yang menjadi penasihat startup ini.