Z vodní páry, oxidu uhličitého a koncentrovaného slunečního světla je možné vyrobit letecký benzín.

Velké letecké společnosti se veřejně hlásí k cíli učinit své odvětví do roku 2050 „bezuhlíkovým“. O reálnosti takového slibu je možné už dnes pochybovat, pokud lze ovšem usuzovat podle stávajícího vývoje událostí.

Od roku 1990 do roku 2019 se emise v letecké dopravě zvýšily o 146 procent. Není to přitom dáno jen tím, že by se začalo létat v bohatnoucích asijských zemí. V posledních pěti letech před pandemii zaznamenaly například čtyři největší americké letecké společnosti – American, Delta, Southwest a United – 15procentní nárůst spotřeby leteckého paliva.

Navzdory neustálému zlepšování účinnosti motorů se předpokládá, že spotřeba letecké dopravy bude nadále stoupat. A tak se hledají způsoby, jak problém vyřešit jinak než šetřením mílemi.

Jednou možností je „uhlíkově neutrální“ palivo. Právě takový úspěch oznámili v posledních dnech odborníci ze švýcarské technické univerzity ETH v Curychu. Ve vědeckém časopise Joule vyšla jejich práce, která je první demonstrací výrobní linky na „solární letecký benzín“.

V podstatě jde o výrobu syntetického paliva z vodní páry a oxidu uhličitého přímo ze vzduchu za využití solární energie. Vyrobené palivo je přímou náhradou paliv z fosilních zdrojů a lze jej používat se stávajícími infrastrukturami pro skladování a distribuci a s motory.

Vylepšení

Celý proces je přitom „upgrade“ postupů dlouho známých; nejde tedy o demonstraci zcela nové metody, ale vylepšení stávajících postupů do podoby bližší praktickému nasazení. Paliva získaná ze syntézního plynu (také synplynu či „syngasu„, jak někdy i v Česku uslyšíte) – meziproduktu, který je specifickou směsí oxidu uhelnatého a vodíku – jsou dlouhá desetiletí alternativou ke konvenčním palivům získaným z fosilních zdrojů. Ovšem zatím šlo až na výjimky o alternativu neekonomickou.

Synplyn se vyrábí Fischerovou-Tropschovou syntézou (FT), při níž se chemickými reakcemi mění oxid uhelnatý a vodní pára na uhlovodíky. Tým z ETH celý proces upravil a optimalizoval tak, aby bylo možné efektivněji využívat solární energie, konkrétně tepla vytvářeného v systému využívajícím koncentrované solární energie. Jde tedy o termochemickou metodou štěpení vody a oxidu uhličitého s redoxního cyklu využívajícího kovového oxidu. Důležitým úspěchem jejich práce je, že při štěpení na vodu a CO2 nevznikají žádné nežádoucí vedlejší produkty termochemických reakcí.

Tento proces demonstrovali v roce 2019 ve střešní solární rafinerii na ETH. Použili k tomu modulární solární systém o výkonu 5 kW, který po dva roky provozovali na střeše strojní laboratoře v centru Curychu ve zcela reálných podmínkách, tedy při velmi proměnlivém slunečním svitu (výsledky tehdy popsali v článku v časopise Nature).

Autoři také postavili solární věžovou elektrárnu v pilotním měřítku v energetickém institutu IMDEA ve Španělsku (podobná zařízení vyžadují jasnou oblohu, protože na rozdíl od fotovoltaiky nefungují, i když je jen lehce pod mrakem). Zařízení má asi 10krát větší kapacitu než první prototyp ve Švýcarsku, a má sloužit pro vývoj průmyslového zařízení tohoto typu. Palivová elektrárna spojuje tři subsystémy – solární elektrárny, která dokáže koncentrovat solární záření, solární reaktor a jednotku pro přeměnu plynu na kapalinu.

Nejprve heliostatové pole tvořené zrcadly, která se otáčejí podle Slunce, soustřeďuje sluneční záření do reaktoru umístěného na vrcholu věže. Reaktor tvoří dutiny vyložená porézními keramickými strukturami z oxidu ceřititého (CeO2). V se vytváří teplota až 1 500 °C, což stačí, aby se zachycený oxid uhličitý a voda z atmosféry rozštěpily a vznikl synplyn. Ten na pak zkapalňuje.

Palivo vyrobené touto metodou má uzavřený uhlíkový cyklus. Při jeho palování vzniká pouze tolik oxidu uhličitého, kolik bylo použito při jeho výrobě. „Současné pilotní zařízení na výrobu paliva je stále ještě demonstračním zařízením pro výzkumné účely,“ uvedl pro novináře Aldo Steinfeld z ETH, který celou studii vedl.

Solární reaktor podle autorů vytvářel palivo s vlastnostmi, které splňují běžné nároky leteckých společností. Autoři rovněž tvrdí, že použité materiály měly poměrně v provozu dobrou stabilitu, a proces se tedy mohl vícekrát opakovat. Účinnost celého procesu je zatím ovšem zcela neuspokojivá: údajně se pohybovala ve větších zkouškách kolem 4,1 % procenta. To je mladé oboru údajně rekord, ovšem v praktickém nasazení by to bylo nepochybně příliš málo. Aby se mohla technologie stát ekonomicky konkurenceschopná (i při započtení uhlíkových daní), musela by se účinnost výrazně zvýšit.

Ale jednotka byla skutečně stále jen experimentální, takže je stále co zlepšovat. Systém nebyl vybaven například rekuperací použitého tepla. Ztráty tepla byly tedy značné, a podle prvního odhadu autorů by se daly snížit nejméně o 50 procent. Termodynamické analýzy podle nich ukazují, že s dobrým záchytem a využíváním odcházejícího tepla může účinnost celého procesu několikanásobně stoupnout.

Tým z ETH údajně vidí možnost, že by se účinnost celého procesu mohla zvýšit na hodnoty přes 20 procent. K tomu by bylo ovšem zapotřebí další práce na optimalizaci keramických struktur v reaktoru. Autoři na tom již pracují a hledají 3D tištěné struktury pro lepší objemovou absorpci záření. Pomoci by mohlo využití i jiných materiálů – ostatně jde o jedno z prvních zařízení takového typu, nepochybně na něm bude co zlepšovat.

Jak to dostat na trh

Autoři počítají s tím, že jejich palivo by bylo nějak cenově zvýhodněno. Steinfeld si například představuje systém založený na povinných kvótách: „Letecké společnosti a letiště by musely mít minimální podíl udržitelných leteckých paliv na celkovém objemu leteckého paliva, které tankují do svých letadel,“ říká.

Nic totiž nebrání tomu míchat „solární letecký benzín“ s běžným. Pro rozjezd oboru by stačil malý podíl, pouhé 1 nebo 2 procenta, což by zpočátku zvýšilo celkové náklady na palivo, avšak minimálně – „pouze o několik eur k ceně typického letu“, tvrdí na základě svých odhadů Steinfeld.

Rostoucí kvóty by mezitím vedly k investicím a poklesu nákladů, což by postupně vedlo k nahrazení fosilního benzínu solárním ve stále větší míře. „V době, kdy solární palivo pro tryskové motory dosáhne 10 až 15 % celkového objemu leteckého paliva, by se náklady na solární letecký benzín měly přiblížit nákladům na palivo z fosilních paliv,“ uvedl pro novináře.

Dodejme, že to je ovšem běh na dlouhou trať, znamená to vybudování ohromného množství úplně nových výrobních kapacit. Koncentrovaná solární energie je totiž zatím i na poměry obnovitelných zdrojů velmi malý obor. Celkový výkon těchto zdrojů je zhruba 6,8 gigawattu (GW). Fotovoltaických panelů se přitom vyrobilo pouze za minulý rok s maximálním výkonem téměř 250 GW.

Komerční odnož Steinfeldovy laboratoře, společnost Synhelion, pracuje na uvedení prvního skladu solárního paliva v průmyslovém měřítku do provozu v roce 2023. Spolupracuje také s leteckou společností SWISS na uskutečnění letu výhradně na solární letecký benzín. Těžko ovšem věřit, že by v dohledné době mohly takové lety konkurovat tím v oboru zatím nejdůležitějším: cenou.

Jak na zelené teplo

Uhlíkově neutrální výroba leteckého paliva je jeden z mnoha problémů, se kterými se v případě přechodu k nízkouhlíkové energetice budeme muset vyrovnat. Vydělat na řešení tohoto problému chce například firma Heliogen, do které investoval mimo jiných i Bill Gates.

Společnost Heliogen vznikla v roce 2013, a až do roku 2019 byla prakticky „neviditelná“ (tehdy o sobě dala vědět první tiskovou zprávou). V těchto letech do ní ovšem peníze vložila řada fondů či bohatých jednotlivců spojených se Silicon Valley, včetně Billa Gatese. Mezi investory se ale také později zařadila i společnost ArcelorMittal, přední světová ocelářská a těžební firma.

eliogen chce uvést do praxe první dostupný systém na výrobu tepla ze slunečního světla pro výrobu elektřiny. Má být levnou variantou například nejen pro produkci tepla, ale také výrobu elektřiny, či vodíku.

Věnuje se přitom oboru, který není podstatou nijak nový: vývoji solárně-termálních elektráren. To jsou zařízení, ve kterých zrcadla soustředí odrážené světlo do jediného místa, z praktických důvodů na vyvýšeném místě, charakteristické věži uprostřed elektrárny. Vznikající teplo pak slouží k vytváření páry pohánějící turbínu. Heliogen se od jiných systémů liší ovšem v jednom důležitém ohledu, totiž dosažené teplotě. V roce 2019 společnost uváděla, že na „terči“, kde se soustředí paprsky odrážené zrcadly, tepolta těsně přesahovala 1 000 °C. Od té doby se mluví až o 1 500°C.

Při takových teplotách by se podle firmy dá uvažovat o efektivní a levné výrobě syntetických paliv. Myslíme konkrétně rozklad vody pro výrobu vodíku. V souvislosti s Heliogenem mluví nejčastěji o produkci tzv. syntézního plynu, tedy směsi vodíku a oxidu uhelnatého (CO), která může také posloužit jako náhrada řady fosilních paliv. Výchozími surovinami by byl oxid uhličitý a voda.

Jinak řečeno, postup by pak mohl sloužit k ukládání energie z obnovitelného zdroje do dobře skladovatelné podoby klasického paliva pro pohon motorů či turbín. Ovšem podobně jako v případě technologie výroby paliv z CO2 zachyceného ze vzduchu, o kterém jsme psali před časem, podobná technologie by v blízké budoucnosti mohla dávat finanční smysl pouze za specifických okolností, kdy běžná paliva budou znevýhodněna například zatížena uhlíkovou daní.

Zvyšování teploty přitom má podle Heliogenu rozšířit možnosti využití solární energie k jiným účelům než výrobě energie. Zpráva konkrétně zmiňuje výrobu stavebních materiálů, v tisku se často objevovaly zmínky o možném využití při výrobě oceli. Má to ovšem svá omezení.

Z pohledu některých zmiňovaných aplikací (výrobu oceli či stavebních materiálů) je nevýhodou omezená pracovní doba zdroje. Tavicí pec či výrobu stavebních materiálů, která bude fungovat pouze část dne není z dnešního pohledu příliš praktická. Samozřejmě, teplo lze do jisté míry akumulovat či doplňovat z jiných zdrojů, ale to vše zdroj samozřejmě prodražuje.

Solárně-termální elektrárna pracuje jen na přímém slunci, a prakticky tedy jen na suchých a slunných místech (například ve Španělsku ano, u nás prakticky vůbec). Ostatně své o tom ví i zakladatel Heliogenu, již zmínný Bill Gross. V roce 2007 založil Gross společnost eSolar, která fungovala do roku 2016, a také se pokusila o rozvoj solární elektrárny soustřeďující světlo z mnoha zrcadel do jednoho bodu. Základní nápad byl také stejný: vzít poměrně levná zrcadla, ale vybavit je velmi dobrým řídícím systémem.

Jak se ovšem ukázalo, v praxi bylo zařízení ekonomicky neudržitelné. Podle údajů, které provozovatel nakonec po naléhání některých zájemců a aktivistů zveřejnil, pracovala elektrárna minimálně v prvních letech provozu zhruba čtyři až pět dní v měsíci, a to pouze během poledních hodin. Proč ne každý den, když oblast je velmi slunná a jasno je většinu roku? Dalo by se spekulovat, že provoz se vyplatil ve dnech, kdy byla cena elektřiny na trzích zvýšená.

Mezi červencem 2009 a 2010 vyrobila cca 552 megawatthodin (MWh), odhady před zahájením provozu, na jejichž základě se dělala i ekonomická analýza, uváděly odhad výroby zhruba 4 300 MWh. A nebyly to vlivem „dětských nemocí“ – během následujících dvanácti měsíců byla výroba prakticky totožná, cca 539 MWh. V roce 2015 tak byl provoz ukončen a elektrárna postupně rozebrána. Věže zmizely v roce 2018.

Podle řady expertů se technologie vodíkových článků jako alternativy ke klasickým spalovacím motorům začnou nejrychleji prosazovat v městské hromadné dopravě. Vedle toho by z vodíku měla těžit i nákladní silniční a lodní doprava. Posledně jmenovaná totiž patří k největším znečišťovatelům ovzduší. I při masivnějším využití vodíku jí však ve velmi krátké době může vyrůst silná konkurence: ve vzduchu. Kalifornský startup H2 Clipper totiž plánuje oprášit vzducholodní dopravu. Podle jeho představ vzducholodě plněné vodíkem mohou nabídnout ekologickou mezikontinentální nákladní dopravu, mnohem rychlejší, než je ta lodní, a až s desetinásobkem užitečného zatížení, než jaké umožňují běžná nákladní letadla, na vzdálenost i více než 10 000 km a za čtvrtinovou cenu.

H2 Clipper by podle výrobce měl unést náklad až 150 tun a jeho nákladový prostor by měl dosahovat až 7 530 m3. Stroj by se sice nepohyboval tak rychle jako letadlo, i tak by ale s rychlostí až 282 km/h byl 7–10krát rychleji než loď. Nosným plynem má být vodík, který poskytuje asi o 8 procent větší vztlak než helium, jeho cena je přitom jen zlomkem ceny helia. Pohon vzducholodě bude plně elektrický. Na aktuálních vizualizacích firma ukazuje vrchní stranu vzducholodě pokrytou fotovoltaickými články, které by teoreticky umožňovaly výrobu vlastního vodíku, pokud by vzducholoď nesla nějaký vodní zdroj a elektrolyzér.

Díky svým technickým parametrům, především pak možnosti vertikálního vzletu a přistání, by vzducholoď například mohla přepravovat zboží z továrny přímo do distribučního centra, aniž by potřebovala nějaké další pozemní přepravní stupně, jako je doprava na letiště a z letiště, do meziskladů a podobně.

Podle výrobce by provoz vzducholodě měl být ekonomicky velmi zajímavý – firma náklady odhaduje mezi 0,11 až 0,15 USD za tunokilometr. To je zhruba čtvrtina ceny dnešní letecké dopravy. Je to sice stále více, než kolik stojí lodní kontejnerová doprava, prostor pro úspory se však otevírá na koncích logistického řetězce – tam by mohly vzducholodě náklady výrazně snížit. Navíc je třeba počítat s tím, že lodní doprava se bude vzhledem k velké emisní náročnosti v příštích letech výrazně zdražovat.

Pýcha a pád

Vodík je v současné době vedle řady dalších silně hořlavých látek v USA a Evropě jako nosný plyn v letecké dopravě zakázán, a to zvláště kvůli několika vážným nehodám, ke kterým došlo na počátku 20. století. Nejznámější z nich je pravděpodobně požár německé vzducholodi Hindenburg v roce 1937, při němž zahynulo 35 z 97 osob na palubě. Hindenburg byl pýchou nacistů: jednalo se o 245 metrů dlouhý a 41 metrů vysoký stroj, který byl vrcholem evoluce řiditelných vzducholodí a cestujícím nabízel nejvyšší možný komfort. Cestu z Evropy do Ameriky dokázal Hindenburg oproti zaoceánským lodím zkrátit na polovinu, na uvedení do standardního provozu bohužel již nedošlo. Zkáza Hindenburgu udělala za érou obřích nebeských korábů velkou ohnivou tečku.  

Jak uvádí ve svém nedávném článku Eliho Dourada z Centra pro růst a příležitosti na Utah State University, v USA byl vodík pro účely vojenského letectva zakázán již v roce 1922. Stalo se tak po poněkud teatrální demonstraci explodujícího balónu před Kongresem, kterou zinscenoval zástupce amerického Báňského úřadu (Bureau of Mines), který v té době kontroloval značné zásoby helia. Zaměstnanec úřadu Clifford Stebel ve své knize z roku 1969 o počátcích héliového průmyslu připouští, že vodík podle původního scénáře neměl explodovat, a naznačuje, že s ním bylo manipulováno se záměrem přivést jej k explozi.

Je však třeba mít na paměti, že na počátku 20. století byl letecký průmysl a byznys jako celek v plenkách a vyvíjel se poměrně živelně. Nehody všeho druhu tak byly poměrně časté. Teprve s postupem času se začaly objevovat snahy o standardizaci a zvyšování nároků na bezpečnost. To se týkalo především letadel, ale u vodíkových vzducholodí se předpokládalo, že se bude postupovat obdobně. Přišel však paušální zákaz používání hořlavých látek generujících aerostatický vztlak, jejich použití k tvorbě tahu vpřed však nebylo nijak podstatně regulováno, což se může jevit jako poněkud absurdní ve světle toho, jak úniky hořlavých paliv v následujícím období způsobily četné letecké katastrofy.

Zlatá střední cesta

Podle již zmíněného Eliho Douarda s moderními technickými standardy není pochyb o tom, že vodík by mohl být bezpečným nosným plynem. Poukazuje však na to, že jediným způsobem, jak to s jistotou zjistit, by bylo vyvinout a certifikovat vodíkovou vzducholoď nové generace, což by vyžadovalo milionové investice, aby se podařilo vyhovět veškerým regulacím.

Startup H2 Clipper je však, zdá se, odhodlán jít do rizika, které je s tímto podnikem spojeno, a nebojí se ani konfrontace s nejaktuálnějšími trendy v oblasti mobility. Jeho vodíkové nákladní vzducholodě by tak zprvu měly být pilotovány, ale po určité době by mohly přejít na zcela autonomní provoz. Mohly by se tak stát zlatou střední cestou v dopravní logistice – měly by být levnější než letadla, rychlejší než lodě, mít prakticky neomezený dolet a nabízet vysokou míru flexibility. Atraktivita této vize se zvyšuje s ohledem na to, že v současné době neexistuje žádná efektivní nízko- či bezemisní alternativa k emisně velmi náročné letecké a námořní dopravě.

Zakladatel a generální ředitel společnosti H2 Clipper Rinaldo Brutoco na nedávno konané 2. mezinárodní konferenci o využití vodíku v letectví v Glasgow uvedl, že jeho společnost zahájí přípravné práce na prototypu v menším měřítku v roce 2022, a doufá, že plnohodnotný stroj začne létat již o dva roky později. Dalším jeho cílem pak je uvedení vzducholodi do běžného provozu do roku 2026 a na počátku třetí dekády 20. století mít v ostrém nákladním provozu alespoň 100 vzducholodí.

Po nedávných pokusech Švýcara Bertranda Picarda se strojem Solar Impulse se na scéně objevil jeho krajan Raphaël Domjan, který chce posunout limity stanovené Picardem ještě o kus dále: s letadlem poháněným pouze sluneční energií hodlá vyletět až do stratosféry, konkrétně do výšky 25 000 metrů nad zemí, tedy až na hranici vesmíru. Této výšky by přitom letoun s konvenčním pohonem nemohl nikdy dosáhnout. Na počátku září tento švýcarský pilot se solárním letounem úspěšně uskutečnil první ostrý testovací let.

Leckdo ještě má v paměti let Bertranda Picarda s letadlem Solar Impulse. Jednalo se o první letadlo, které poprvé obletělo svět bez jakýchkoli pohonných hmot a také bez tvorby znečišťujících emisí. Projekt SolarStratos, který byl oficiálně zahájen v roce 2014, má jinou ambici: dosáhnout stratosféry, resp. výšky 25 000 metrů nad mořem s letadlem poháněným výhradně sluneční energií. Jde přitom o více než o technologický úspěch, pokud se totiž tuto smělou ambici podaří naplnit, bude to znamenat nový výškový rekord, protože žádné konvenční motorové letadlo nikdy nevyletělo tak vysoko.

Pro ty, co se nebojí

Tento velmi dobrodružný podnik má za cíl ukázat, že obnovitelné zdroje energie umožňují realizovat i velmi odvážné projekty, i takové, které by s pomocí prostředků využívajících tradiční fosilní paliva byly proveditelné jen obtížně nebo vůbec. Raphaël Domjan ve sluneční energii věří. „Na Zemi je této energie nejvíce a je také nejlevnější v celé historii lidstva,“ říká. Letec svým snažením také chce dát naději budoucím generacím: „Chci jim takto sdělit, že díky Slunci budou moci i nadále využívat služeb letecké dopravy, ale bez jejího negativního působení na životní prostředí.“

Elektrickou, resp. solární energií poháněné dopravní prostředky patří mezi velké výzvy 21. století. „Naše elektrické letadlo, které bude schopno létat ve stratosféře, tomuto způsobu létání a mobilitě zítřka otevírá dveře,“ uvádí Domjan na speciálních webových stránkách věnovaných projektu SolarStratos. Pohyb ve stratosféře, který nový letoun umožní, podle něj v budoucnu může přispět i k novým vědeckým poznatkům o možnostech mimozemského cestování.

SolarStratos je dvoumístné solární letadlo navržené Calinem Gologanem z německé společnosti Elektra Solar (dříve PC-Aero). Pohání jej dva elektromotory, každý o výkonu 19 kW. Motory roztáčejí třílistou vrtuli o průměru 1,75 m, umístěnou na špici letounu. Pro plánovaný útok na výškový rekord  bude ovšem nainstalována nová vrtule, která bude optimalizována pro výstup do  stratosféry.

Křídla o rozpětí téměř 25 m pokrývají solární články nejnovější generace o celkové ploše 22 m2, jejichž konverzní účinnost se pohybuje mezi 22 a 24 %. Napájejí je lithium-iontové baterie o celkové kapacitě 14 kWh, rozšiřitelné až na 21 kWh. Při pokusu o stratosférický let však letadlo opustí hangár se zcela vybitými bateriemi. Slunce je nabije až těsně před startem. Ihned po přistání se ověří, zda v nich letadlo má uloženo alespoň tolik energie jako při startu. Teprve pak bude možné hovořit o tom, že celý let byl stoprocentně solární.

Skafandr na solární pohon

Aby se snížila hmotnost letadla, nebude v jeho kabině udržován atmosférický tlak. To bude vyžadovat, aby při letu do stratosféry měl pilot na sobě oblek podobný tomu, jaký si oblékají astronauti. Jeho elektronické součástky bude pohánět taktéž sluneční energie, což bude také úplná novinka.

Navzdory vrtošivému počasí, které během letošního léta nad malým letištěm ve švýcarském Payerne, sídle společnosti SolarStratos, panuje, uskutečnil Raphaël Domjan od 29. července 37 cvičných letů, při nichž jej pokaždé doprovázel zkušební pilot Miguel A. Iturmendi. Některé lety trvaly i přes dvě hodiny a letadlo při nich vystoupalo do výše kolem 3000 metrů.

Na počátku září vstoupil projekt do další fáze, to když Raphaël Domjan vyrazil se svým strojem k obloze zcela sám. Během 36 minut trvajícího letu dosáhl výšky 1220 m. Zkušební lety, při nichž jej již v kabině letadla nebude nikdo doprovázet, jsou plánovány i pro nejbližší dny a týdny.

A kdy se můžeme těšit na stratosférický let? Podle plánů přípravného týmu k němu dojde někdy v roce 2023. „Ještě předtím je třeba ale překonat rekord, který drží Solar Impulse. Je jím let na solární elektrický pohon do výšky 9 400 m,“ říká Raphaël Domjan. „Nejprve tedy chceme dosáhnout výšky 10 000 m,“ dodává.

Let do stratosféry by měl podle plánu trvat přibližně šest hodin, přičemž 3 hodiny si vyžádá výstup, poté bude následovat 15 minut pohybu ve stratosféře a další 3 hodiny bude trvat sestup. Během letu budou stroj i pilot vystaveni extrémně nízkým teplotám pohybujícím se okolo -70 °C.

Přepravní společnost DHL Express se dohodla na nákupu 12 elektrických nákladních letadel Alice od společnosti Eviation. Celý tucet by měl sloužit v pro dopravu ve Spojených státech. Společnost Eviation očekává, že nákladní letadla s nulovými emisemi dodá společnosti DHL Express v roce 2024. Letadlo ovšem ještě nikdy nebylo ve vzduchu, první let by se měl uskutečnit v letošním roce.

Elektrické letadlo Alice se má dodávat jak v nákladní verzi, tak i verzi pro přepravu osob. K ovládání stroje stačí jeden pilot, nosnost je poměrně skromných 1200 kilogramů. Doba nabíjení na jednu letovou hodinu je přibližně 30 minut. Maximální dolet je 815 kilometrů. Alice lze používat v jakémkoli prostředí, ve kterém v současnosti operují letadla s pístovými a turbínovými motory.

Elektromotory stroje mají být spolehlivé, nenáročné na údržbu a díky nižšímu počtu pohyblivých částí by měly mít velmi nízké náklady na provoz. Výrobce tvrdí, že budou v tomto ohledu levnější než běžné spalovací letecké motory (bez ohledu na cenu spotřebovaného paliva).

Elektrické stroje ovšem zatím mají jasná omezení, který vyplývají především z parametrů dnešních baterií. Vzhledem k jejich kapacitě se hodí výhradně na kratší trasy. Stroj by měl také být navržen tak, aby jej bylo monžé dobíjet během nakládky a vykládky zboží, což přispívá ke zkrácení prostojů na ploše.

Stroj Alice v barvách společnosti DHL (foto DHL)
Stroj Alice v barvách společnosti DHL (foto DHL)

Bezemisní cíle

Pro DHL je předběžná objednávka dobrá příležitost zdůraznit, že se snaží být o ekologicky odpovědnou společnost: „Pevně věříme v bezemisní budoucnost logistiky,“ uvedl v oznámení o nákupu John Pearson, generální ředitel společnosti DHL Express. „Proto dbáme na to, aby všechny investice přispívaly ke snižování emisí oxidu uhličitého.“

„Rozložíme je mezi západní a východní pobřeží. Tato elektrická letadla Eviation nahradí některá naše současná menší letadla, která v těchto oblastech používáme,“ řekl Mike Parra, generální ředitel DHL Express Americas, pro CNBC.

Dodavatel, start-up Eviation, naopak má příležitost vybudovat si jméno a ukázat, že na konceptu elektrických létajících strojů něco je: „Od svého vzniku jsme si vytyčili smělý cíl změnit letecký průmysl a zahájit éru elektrických letadel,“ řekl v souvislosti s oznámením objednávky Omer Bar-Yohay, generální ředitel Eviation. „Naše spolupráce s průkopníky v oblasti udržitelné nákladní dopravy, jako je společnost DHL, ukazuje, že éra elektrického letectví již nastala. Dnešní oznámení je důležitým milníkem v našem plánu na revoluci v létání po celém světě.“

Eviation přesně na podobné zákazníky údajně cílila: „Společnost DHL pro nás představuje zákazníka téměř ideálního,“ řekl zakladatel a generální ředitel společnosti Eviation Omer Bar-Yohay. „K přepravě zásilek dnes používají letadla podobné velikosti. […] Navrhli jsme Alici tak, aby vyhovovala stávajícím obchodním modelům, aby vyhovovala stávajícím letištím a aby skutečně fungovala v rámci sítě provozovatele.“

Pevná křídla jsou nejjednodušší?

Jiné přepravní společnosti, jako například UPS, zvažují využití elektrických letadel s kolmým vzletem a přistáním (v letectví se jim říká anglickou zkratkou VTOL, pod kterou si ovšem můžete představit jednoduše opravdu velké drony). Ovšem Eviation věří, že konvenční letadla jsou pro nákladní dopravu nejlepší volbou.

„Stavíme letadla s pevnými křídly, protože můžeme přepravit více, můžeme létat dále a rychleji, zapadá to do stávajícího regulačního prostředí. Nemusíme čekat na změnu předpisů v letectví. Musíme je jen postavit,“ vysvětil filozofii firmy Bar-Yohay. „Myslím, že mezi stavbou letadla s pevným křídlem podobné velikosti, jako je to naše, a dalšími [elektrickými] stroji, o kterých se dnes mluví.“

Skupina DHL bude do roku 2030 investovat celkem 7 miliard eur do snížení emisí oxidu uhličitého, zejména do elektrických vozidel pro doručování na poslední míli, alternativních paliv pro letadla a klimaticky neutrálních budov. Do roku 2050 se chce stát společností s nulovými emisemi.

Většina dopravních letadel bude nejméně do roku 2050 využívat tradiční proudové motory, přičemž zavedení vodíkových motorů s nulovými emisemi bude omezeno na regionální letadla a letadla s krátkým doletem, uvedl Airbus ve zprávě pro úředníky Evropské unie. Briefing byl připraven v únoru, zveřejněn byl ovšem až v červnu letošního roku. 

Výrobce letadel se stal hlavním zastáncem vodíkového pohonu a uvedl, že do roku 2035 plánuje vyvinout první komerční letadlo s nulovými emisemi na světě. Veřejně ovšem Airbus neuvedl, zda bude tato technologie připravena včas pro další významný milník evropského průmyslu – náhradu letounu A320 pro střední tratě v roce 2030 -, ale zpráva pro úředníky EU to s velkou pravděpodobností vyloučila.

„Vodíková letadla s nulovými emisemi se od roku 2035 budou používat především pro letouny na regionální tratě či letadla s kratším doletem. Což znamená, že současné a budoucí iterace vysoce účinných plynových turbín budou při přechodu k roku 2050 stále potřebné, zejména pro provoz na dálkových linkách,“ uvádí se v prezentaci.

Slajdy z prezentace pro úřad místopředsedy Evropské komise Franse Timmermanse zveřejnila organizace InfluenceMap, která se zabývá lobbováním za klima a která uvedla, že je získala na základě žádosti o svobodné zacházení s informacemi.

„Zatím není rozhodnuto, na jaký segment trhu se první letadlo s nulovými emisemi zaměří,“ uvedl následně pro server EurActiv mluvčí společnosti Airbus a odmítl únorové setkání dále komentovat.

Půjde to pomalu, tvrdí firma

Evropský letecký gigant Airbus považuje vodíkový pohon za „jednu z nejslibnějších dostupných technologií“ pro dekarbonizaci letecké dopravy. Firma chce vodík využít v rámci plánů na zavedení letadel s nulovými emisemi do roku 2035. Ale firma je samozřejmě pod tlakem, aby technologii zavedla co nejdříve. V této souvislosti je právě důležitá náhrada u letounů střední třídy, kam patří i A320. Ten a jemu podobný Boeing 737 jsou totiž dnes hlavními tahouny letecké dopravy, a tak je z hlediska přechodu k bezuhlíkové letecké dopravě klíčové, aby tyto začaly využívat vodíku. Airbus uvádí, že letadlo A320 vzlétne nebo přistane každých 1,6 sekundy.

Když například v červnu loňského roku Francie oznámila navýšení finančních prostředků pro letecký výzkumný orgán CORAC, mluvila právě o nové generaci letadel na vodík. Stát přislíbil 1,5 miliardy eur na tři roky, která měla zachránit 500 z 15 000 pracovních míst ohrožených restrukturalizaci. Ministerstvo tehdy uvedlo mezi klíčovými důvody pro investici právě i vývoj nástupce A320, který měl podle úřadu využívat vodík a měl by být uveden do provozu v letech 2033 až 2035.

Koncept turbovrtulového vodíkového stroje společnosti Airbus
Koncept turbovrtulového vodíkového stroje společnosti Airbus

Z průmyslu se ozývají dlouhodobě opatrnější hlasy. Výkonný ředitel společnosti Boeing, jediného velkého konkurenta Airbusu, Dave Calhoun na začátku vyloučil, že by se vodík v letecké dopravě ve větší měřítku začal používat před rokem 2050. I výrobci motorů se v současnosti primárně soustředí na vývoj turbín na běžná paliva. Zástupci průmyslu vyhlídky na přechod rozšířených letadel typu A320 vidí nereálně jak kvůli jejich doletu a velikosti letadel, ale také kvůli budování nutné infrastruktury po světě.

  Představitelé společnosti Airbus v prezentaci pro zástupce EU tvrdí, že výzkum a vývoj v této oblasti povede k vývoji převratných technologií, která pravděpodobně budou zásadním způsobem formovat podobu příští generace letadel. Do té doby, než tyto technologie dozrají, Airbus a další společnosti vyzvaly k širšímu využívání udržitelných paliv ve stávajících letadlech.

Přesně to má zajistit připravovaný evropský návrh ReFuelEU. Ten má snížit emise v letectví, bude uplatňovat postupný mandát pro přimíchávání zeleného leteckého paliva, přičemž procento se bude zvyšovat zhruba v pětiletých intervalech.

Začíná se v malém

V únorové prezentaci Airbus ukázal prognózy, podle nichž by letouny A320 pro střední tratě s kapacitou 150-250 míst měly být poháněny nejprve “udržitelným leteckým palivem” ( “sustainable fuel”, čili SAF) a od roku 2050 “potenciálně i vodíkem”.

Menší stroj se 100-150 místy, kam patří například A220 či Embraer E2, by mohla využívat elektrický pohon, vodík a/nebo “udržitelná paliva” od roku 2040. Regionální letadla s 50-100 místy by mohla být připravena na vodíkový pohon v roce 2030. Airbus v současné době obsluhuje tento trh prostřednictvím svého 50-70místného turbovrtulového letounu ATR, na němž spolupracuje s italskou společností Leonardo.

V září loňského roku představil Airbus tři koncepty vodíkového letounu, který by měl být uveden do provozu v roce 2035, včetně turbovrtulového letounu, tradičně vypadajícího dvoumotorového letounu poháněného hybridními vodíkovými motory a radikálnějšího letounu se smíšenou karoserií.

Společnost Airbus uvedla, že v roce 2025 vybere konečný produkt pro nové dekarbonizované letadlo. Podle briefingu také zúží výběr již v polovině roku 2022.

Výzkumné a vývojové centrum globální technologické společnosti Honeywell v Brně bude letos nabírat. Hodlá přijmout více než 80 softwarových, elektrotechnických, strojních, systémových a projektových inženýrů pro svoje brněnské technologické centrum.

Řada z těchto pozic se otvírá v týmech pracujících na projektech v rámci evropského vesmírného programu či zaměřených na městskou leteckou mobilitu, tedy vysoce inovativní odvětví. 

Oči vzhůru

„Sektor aerospace byl vždy založen na extrémně pokročilých inovacích, což je jedna z klíčových dovedností našich odborníků v Brně,“ vysvětluje Oliver Stucky, generální ředitel brněnského centra Honeywell Technology Solutions.

Nadto je centrum silně zaměřeno na vývoj inovací pro letecké a vesmírné odvětví. Mezi hlavní dílčí oblasti výzkumu v Brně patří navigační a palubní vybavení, systémy fly-by-wire, datové okruhy určené pro komunikaci letounů a radarové systémy. A také senzory a navigační vybavení pro družice.

V technologickém centru HTS vyvíjejí a testují inženýři společnosti Honeywell technologie pro letectví a kosmonautiku, stejně jako řešení pro průmyslové zákazníky zaměřená na bezpečnost práce a produktivitu. Mezi pokročilé laboratoře v brněnském kampusu patří zkušební zařízení pro testování avioniky, pádová věž určená k simulaci pracovních úrazů a zkoušení ochranných pomůcek a také vibroakustická komora k testování vybavení pro ochranu sluchu, která patří mezi nejtišší prostory v Evropě.

Brněnské centrum Honeywell je klíčovým technologickým přispěvatelem k misi Proba-3 Evropské vesmírné agentury (ESA), jejíž dvě sondy mají být vypuštěny v roce 2023. A je také lídrem ve výzkumu a vývoji na poli letecké techniky, včetně městské letecké mobility a elektrických letounů.

Letecký simulátor v brněnském vývojovém centru Honeywellu (kredit Honeywell)
Letecký simulátor v brněnském vývojovém centru Honeywellu (kredit Honeywell)

Největší v Evropě

S rozlohou 32 000 m2 je brněnské HTS největším centrem pokročilých technologií společnosti Honeywell v Evropě. Od jeho založení získali brněnští inženýři přes 100 patentů, více než deset jen v průběhu uplynulého roku. Ve svých zařízeních v České republice, tedy v HTS, v závodě na výrobu leteckých komponent v Olomouci a v pražských kancelářích společnosti, zaměstnává Honeywell v současné době více než 2000 odborníků a špičkových techniků.

Z pokročilého výzkumu, který společnost Honeywell provozuje v centru HTS, těží i brněnské univerzity a další instituce. Zejména na inovativních řešeních pro leteckou dopravu HTS úzce spolupracuje s Vysokým učením technickým, a dále také s Mendelovou univerzitou, Masarykovou univerzitou a Akademií věd ČR.

Na poli leteckých technologií udržuje Honeywell úzkou spolupráci s pražským ČVUT, Západočeskou univerzitou v Plzni a jejím centrem RICE (Regional Innovation Center for Electronics). HTS navíc provozuje společnou laboratoř s Jihomoravským inovačním centrem, podílí se na centru excelence CEITEC a s mnoha technologickými start-upy v Brně a na jižní Moravě spolupracuje na inovacích pro rozmanitá odvětví.

Francouzský výrobce letadel Airbus by mohl mít svůj první vodíkový letoun hotový do roku 2035. Jako nejpravděpodobnější se jeví varianta turbovrtulového letadla s doletem bezmála dvou tisíc kilometrů.

Podle agentury Bloomberg, která o posunu ve vývoji očekávaného modelu informovala, by mělo jít o letoun zhruba o velikosti modelu A320, tedy stroj pro zhruba stovku cestujících. V provozu by měl být kolem roku 2035. Počítá se s doletem necelých dvou tisíc kilometrů.

Výrobce nyní řeší především skladování vodíku, který má výrazně (pro zajištění stejného doletu zhruba šestkrát) vyšší objem než běžné letecké palivo. Z různých důvodů by právě turbovrtulový design letounu má být nejvhodnějším řešením.

Load More