ユニバーサル水素は、航空を脱炭素化する計画の一環として、乾式編組カーボンプリフォームタンクを使用しています

写真提供者：ユニバーサル水素

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コーポレーション（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であるポールエレメンコは、ユニバーサルハイドロジェン（米国、カリフォルニア州ロサンゼルス）を共同設立し、水素を動力源とする航空。空の旅は、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年までに就航する最初の脱炭素民間航空機を開発することでこれに対処する計画を発表しました。エアバスは、すべて水素燃料推進に基づく3つの予備航空機設計を発表しました。

「私たちの見解では、重要な課題はインフラストラクチャです」と、ユニバーサル水素CTO、J.P。クラークは述べています。 「パイプラインや特殊な水素輸送システムを構築するための時間とコストの代わりに、既存のコンテナ化された貨物輸送インフラストラクチャを新しい効率的なテクノロジーと組み合わせて活用し、低資本投資ソリューションを提供したいと考えています。当社のツインカプセルモジュールにより、航空機への充填、輸送、積み込みが容易になり、バッテリーよりもはるかに軽量になります。このアプローチもスケーラブルです。需要が増えると、供給ネットワークも増え、流通するモジュールの数が増えるだけですが、参入障壁は低くなります。」

ターボプロップ航空機の改造

同社は、ATRとDash 8ツインターボプロップ地域航空機を水素燃料電池推進力に変換することにより、市場をキックスタートすることを計画しています。これらの航空機用に開発されたツインカプセルモジュールは、水素ガスの高圧貯蔵用に、低透過性膜上に多層化され、重量が最適化された連続カーボン編組プリフォームで作られた850バーシリンダーを使用します。または、液体水素を輸送するための、絶縁されているが積極的に冷却されていない2つの金属タンク。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できるサイズになっています。

最大3つのモジュールが、サービスドアを介して飛行機の後部胴体にロードされ、補足型式証明（STC）の変更の一部としてわずかに拡張されます。水素は胴体の外部からナセルに配管され、それぞれがターボプロップエンジンを、プロペラ用の電気モーターと補助電源用の小型モーターに電力を供給する2メガワットの燃料電池スタックに置き換えます。燃料電池は水素を燃料として使用し、水蒸気のみを放出します。水蒸気は、環境への影響を最小限に抑えるために飛行機雲が生成されない飛行条件で収集およびダンプされます。ナセルのラジエーターを含む熱管理システムは、燃料電池とモーターを冷却します。

改造は、ガスまたは液体燃料に基づく上記の範囲で航空機の性能を維持するように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列のシートを失う必要があります。後部ギャレーも前に移動し、さらに2席を失い、合計40人の乗客を削減します。それにもかかわらず、Universal Hydrogenは、有効座席マイルあたりのコストに関して、運用経済性はほぼ変わらないと推定しています。

水素は現在ジェット燃料よりも高価ですが、発表され計画されている大幅な増産がオンラインになると、そのコストは下がると予想されます。 Eremenkoはまた、燃焼エンジンと比較して、燃料電池-電気パワートレインのメンテナンスとオーバーホールのコストが少なくとも25％向上すると見積もっています。

ビジネスモデル、時間枠、パートナー

ユニバーサルハイドロジェンは、2024年の就航を目指して、水素燃料モジュールとDash8およびATR航空機を改造するための改造キットを提供する予定です。エレメンコは、地域の運送業者のために水素への転換を助成し、長期的な水素燃料契約と引き換えに「低コストから無料への転換」を本質的に提供すると述べています。

この初期段階の後、同社は、都市型航空機から通勤用航空機市場まで、小型航空機の開発者がカスタマイズできるオープンソース設計として変換計画をリリースすることを目指しています。同社は、水素を使用するという決定のリスクを軽減する目的で、ATRやデハビランドカナダからボーイングやエアバスまで、地域および大型の輸送機体のOEMと提携することを計画しています。

ユニバーサル水素は最終的な設計に向けて前進しており、2021年までにパワートレインと燃料モジュールのデモンストレーションが準備できることを期待しています。実験的な飛行試験が続き、その後認証されます。並行して、同社は水素ロジスティクスネットワークを成熟させ、燃料モジュールの生産システムを開発します。これまでのところ、それはその創設者とパートナーによって約500万ドルの調子で自己資金で賄われてきました。最初の収益を得るには、約3億ドルが必要になると見積もっています。

ユニバーサル水素は水素燃料電池を介して航空機に電力を供給することに焦点を当てますが、同じ燃料モジュールを使用して、改造されたジェットエンジンで水素を燃焼させる飛行機に電力を供給することもできます。同社の目標である中距離の単通路航空機は、世界中のフライトの大部分を占めており、巨大な市場の可能性を提供していると、スタートアップに助言している元エアバスCEOのトムエンダースは述べています。