ユニバーサル・ハイドロゲン、航空機脱炭素化を加速するドライ編組カーボンプリフォームタンクを発表

エアバスSE（オランダ・ライデン）とユナイテッド・テクノロジーズ社（米国コネチカット州ファーミントン）の元最高技術責任者ポール・エレメンコ氏が共同設立したユニバーサル・ハイドロゲン（米国カリフォルニア州ロサンゼルス）は、水素動力航空に必要なインフラを提供することを目指しています。航空旅行は世界の温室効果ガス排出量の約2.5%を占めています。エアバスとフランス政府は、2035年までに初の脱炭素商用機を就航させる計画を発表しており、エアバスは水素燃料推進に基づく3つの予備的な航空機設計を公表しています。

「我々の見解では、鍵となる課題はインフラです」とユニバーサル・ハイドロゲンのCTO、J.P.クラーク氏は語ります。「パイプラインや専用の水素輸送システムの建設にかかる時間とコストの代わりに、既存のコンテナ貨物輸送インフラを新たな効率的技術と組み合わせ、低資本投資で解決策を提供したいと考えています。我々のツインカプセルモジュールは、容易な充填、輸送、航空機への積み込みを可能にし、バッテリーよりもはるかに軽量です。このアプローチは拡張性も備えています。需要が増えれば、循環するモジュールの数を増やすだけで供給ネットワークも拡大しますが、参入障壁は低いままです。」

ターボプロップ機の改造

同社はまず、ATR機とダッシュ8双発ターボプロップ地方機を水素燃料電池推進に改造することで市場を立ち上げる計画です。これらの航空機向けに開発されたツインカプセルモジュールは、低透過性メンブレン上に多層・重量最適化された連続カーボン編組プリフォームを用いた850気圧シリンダーで水素ガスを高圧貯蔵するか、または断熱されたが能動冷却はしない2つの金属タンクで液体水素を輸送します。モジュールは、高圧ガスで400海里、液体水素で550海里の航続距離を提供するようサイズ設定されています。

最大3モジュールが、補足型式証明（STC）改造の一環としてわずかに拡幅されたサービスドアから機体後部胴体に搭載されます。水素は胴体外部を通ってナセルに配管され、各ナセルではターボプロップエンジンが2メガワットの燃料電池スタック（プロペラ用電動モーターを駆動）と補助動力用の小型モーターに置き換えられます。燃料電池は水素を燃料として使用し、水蒸気のみを排出します。これは飛行条件下でコントレイルが発生しない時に回収・放出されるため、環境影響を最小限に抑えます。ナセルのラジエーターを含む熱管理システムが燃料電池とモーターを冷却します。

この改造は、ガスまたは液体燃料ベースで上記の航続距離を維持しながら航空機性能を維持するよう設計されていますが、ツインタンクモジュールを収容するために2列分の座席を失う必要があります。後部ギャレーも前方に移動し、さらに2席分が失われるため、総定員は40名減少します。それでもユニバーサル・ハイドロゲンは、利用可能座席マイルあたりのコストで運航経済性はほぼ変わらないと試算しています。

現在のところ水素はジェット燃料より高価ですが、発表・計画されている大幅な生産増加が実現すればコストは低下すると予想されます。エレメンコ氏はまた、燃料電池・電動パワートレインでは燃焼エンジン比で少なくとも25%の整備・オーバーホールコスト改善が見込めると推定しています。

ビジネスモデル、タイムフレーム、パートナー

ユニバーサル・ハイドロゲンは、ダッシュ8とATR機向けの水素燃料モジュールと改造キットを提供し、2024年の就航を目指しています。エレメンコ氏は、地方航空会社への水素転換を補助し、長期水素燃料契約と引き換えに「低コスト〜無コストでの改造」を提供する構想を語っています。

この初期段階の後、同社は改造計画をオープンソース設計として公開し、都市型航空モビリティからコミューター機市場まで、小型機開発者がカスタマイズできるようにすることを目指しています。ATR、デ・ハビランド・カナダ、ボーイング、エアバスなど、地方機および大型輸送機のOEMと提携し、水素採用の意思決定リスクを軽減する方針です。

ユニバーサル・ハイドロゲンは設計の最終化を進めており、2021年までにパワートレインと燃料モジュールの実証を完了させる見込みです。その後、実験飛行試験と認証が続きます。並行して、水素物流ネットワークの成熟化と燃料モジュールの生産システム開発を進めます。これまで創業者とパートナーによる自己資金約500万ドルで運営されてきましたが、初収益達成までに約3億ドルが必要と試算しています。

ユニバーサル・ハイドロゲンは水素燃料電池による航空機動力に注力していますが、同じ燃料モジュールは改造ジェットエンジンで水素を燃焼させる航空機にも利用可能です。同社がターゲットとする中距離・単通路機は世界のフライトの大半を占め、巨大な市場ポテンシャルを秘めています、と元エアバスCEOのトム・エンダース氏（同社アドバイザー）は述べています。