Samoloty napędzane węglem

Naukowcy zasilają turbowałowy silnik odrzutowy, używany do napędzania wirników śmigłowców, paliwem na bazie węgla, które może ostatecznie zastąpić wojskowe i komercyjne paliwa do silników odrzutowych. Harolda Schoberta , dyrektor Instytutu Energii na Uniwersytecie Stanowym w Pensylwanii. Pomyślny rozwój paliwa na bazie węgla, który został opisany w tym tygodniu na spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego w Atlancie, może mieć również zastosowanie w silnikach wysokoprężnych i ogniwach paliwowych, mówi Schobert.

Samoloty napędzane węglem nie są nowe – Niemcy wykorzystywały paliwa pochodzące z węgla do samolotów energetycznych podczas II wojny światowej. Jednak wysokie koszty budowy zakładów produkcyjnych przekształcających węgiel w paliwo płynne uniemożliwiły szerokie zastosowanie tej technologii. Teraz Schobert i współpracownicy opracowali sposób wytwarzania paliwa do silników odrzutowych, zawierającego aż 75% produktów węglowych, przy użyciu istniejących rafinerii ropy naftowej, eliminując potrzebę budowy kosztownych nowych elektrowni – i potencjalnie czyniąc paliwo węglowe opłacalną ekonomicznie alternatywą dla ropy naftowej.

W obecnym sformułowaniu zastąpiłoby to połowę ropy, która jest bardzo zbliżona do frakcji ropy, którą importujemy. W rzeczywistości przetestowaliśmy, na mniejszą skalę, 75-procentową wymianę, z sukcesem, mówi Schobert.

Węgla, najtańszego z paliw kopalnych, które ma też najbardziej stabilne ceny, jest pod dostatkiem w Stanach Zjednoczonych. John Grasser, rzecznik Departamentu Energii USA, przytacza szacunki, że ilość wydobywanego węgla w kraju wystarczy na 250-300 lat. Dużo słyszy się o odnawialnych źródłach energii iz pewnością odnawialne źródła energii mają do odegrania pewną rolę w uczynieniu nas samowystarczalnymi, mówi Grasser. Ale nie będą miały wpływu na przypływ ropy. Będziesz musiał wziąć coś takiego jak węgiel, który mamy tutaj w ogromnych ilościach, i przekształcić go w składnik naftowy.

Oprócz zmniejszenia zależności od ropy, nowe paliwo może w rzeczywistości przynieść korzyści również zaawansowanym samolotom. Dzisiejsze samoloty wojskowe o wysokich osiągach generują dużo ciepła, które może uszkodzić hydraulikę i elektronikę, mówi Schobert. W rezultacie inżynierowie projektują te samoloty tak, aby wykorzystywały paliwo pokładowe jako radiator. Ponieważ jednak paliwa pochłaniają ciepło, mogą zacząć się rozkładać, co może prowadzić do osadów węgla, które zatykają przewody paliwowe i dysze. Zaawansowane samoloty przyszłości mogą generować jeszcze więcej ciepła – zbyt dużo, by mogły sobie z nimi poradzić dzisiejsze paliwa. Schobert i współpracownicy metodycznie przetestowali około 50 związków, aby odkryć te stabilne termicznie – a najlepsze, jak odkryli, można z łatwością wytworzyć z węgla. Ich paliwo może wytrzymać temperatury około 600 stopni Fahrenheita (315 stopni Celsjusza), wyższe niż dzisiejsze paliwa.

Schobert i jego koledzy wytwarzają paliwo z rafinowanego oleju węglowego, będącego produktem ubocznym produkcji koksu; produkt uboczny jest mieszany w rafinerii ropy naftowej z produktem ropy naftowej zwanym olejem cyklu lekkiego. Ta mieszanka jest następnie uwodorniana za pomocą sprzętu, który już istnieje w rafineriach, a następnie jest destylowana do różnych produktów – głównie oleju napędowego i paliwa do silników odrzutowych (około 40 procent każdego), a także benzyny i oleju opałowego.

Inne potencjalne korzyści paliwa na bazie węgla: może zastąpić trzy lub cztery różne paliwa do silników odrzutowych używane przez wojsko w samolotach i pociskach, a to samo paliwo może być używane w silnikach Diesla, jeśli te silniki zostaną nieznacznie zmodyfikowane. Paliwo mogłoby być również stosowane bez modyfikacji w wysokotemperaturowych stacjonarnych ogniwach paliwowych do wytwarzania energii elektrycznej, mówi Schobert.

Jednak zanim paliwo będzie mogło być szeroko stosowane, nadal istnieją znaczne przeszkody. Do tej pory wyprodukowano tylko 500 galonów, o wiele za mało, aby oszacować koszty produkcji, mówi Schobert. Mimo to podejrzewa, że ​​paliwo węglowe mogłoby konkurować z innymi paliwami.

Problemem związanym z kosztami jest jednak to, że podaż rafinowanego oleju węglowego wykorzystywanego w obecnym procesie jest ograniczona, a jego ceny prawdopodobnie gwałtownie wzrosłyby wraz ze wzrostem popytu. Szczerze mówiąc, prawdopodobnie wchłonęlibyśmy cały rynek produktów ubocznych, a ludzie, którzy sprzedają te produkty uboczne, nie są narkotykami, mówi Schobert; wiedzą, co w takich okolicznościach mogliby zrobić z ceną. Schobert pracuje obecnie nad innymi metodami produkcji paliwa z produktów rafinacji ropy naftowej.

Zanim będzie można ocenić ekonomikę procesu, paliwo będzie wymagało znacznej serii produkcyjnej – prawdopodobnie około 50 000 baryłek, szacuje Schobert, co może kosztować dziesiątki milionów dolarów. Ma nadzieję zebrać pieniądze na próbę z sektora prywatnego. W tym celu wiosną tego roku organizuje szczyt, aby zgromadzić takie strony, jak producenci silników i firmy naftowe. Schobert ma również nadzieję, że linie lotnicze będą zainteresowane: nie potrzebują doskonałej stabilności termicznej, jaką ma to paliwo, ale potrzebują niezawodnego źródła paliwa o dość stabilnym poziomie cenowym.

Jeśli pieniądze na taki bieg się uzbierają, pozostaje jeszcze jeden ważny krok. Chociaż testowali paliwo w stacjonarnym silniku odrzutowym, w końcu ktoś musi umieścić to w samolocie i nim latać, mówi Schobert.

ukryć