AERONAUTIKA

Pripremio: Darko Mladenović

Ekologija u vazduhoplovstvu
Od vodonika do orahove palme

Ubrzani razvoj vazdušnog saobraćaja i sve veća potreba za putovanjima već niz godina izazivaju zagađenje čovekove okoline. U vreme krize na tržištu naftnih derivata i sve manjih svetskih rezervi sirove nafte, vazduhoplovna industrija pribegava istraživanjima na polju alternativnih goriva

Motori sa unutrašnjim sagorevanjem, sa pogonom na različite naftne derivate, negativno utiču na životnu okolinu, što se pre svega ogleda u povećanoj emisiji ugljen-dioksida, azotnih oksida, vodene pare i drugih gasova. Avioni sa mlaznim motorima imaju znatno negativniji uticaj na atmosferu od turbo-propelerskih jer troše više goriva i lete na većim visinama. Turbo-propelerski avioni lete u troposferi dok mlazni kao sredinu za kretanje koriste stratosferu i visine od 8.000 do 13.000 m, na kojima se stvaraju veliki tragovi azotnih oksida i ugljen-dioksida koji jako zagađuju okolinu.

Izduvni gasovi i učestanost letova

Uticaj azotnih oksida se ogleda kroz njihovu izuzetnu reaktivnost, pre svega sa ozonom i metanom u atmosferi, pri čemu se menja koncentracija gasova i stvaraju korozivne azotne kiseline i otrovni nitrati. Azotni oksidi u reakciji sa drugim atmosferskim supstancama bivaju izlučeni na zemlju u obliku tzv. kiselih kiša.

Ugljen-dioksid koji se emituje u atmosferu direktno je proporcionalan utrošenom gorivu, a njegov štetni uticaj u kombinaciji sa vodenom parom i sumpor-dioksidom ogleda se u smanjenim kapacitetima Zemlje da upije određenu količinu radijacije sa svoje površine. Ugljen- dioksid ima mogućnost da se zadrži u atmosferi i po nekoliko stotina godina.

U cilju ublažavanja negativnog uticaja na čovekovu okolinu, ekolozi savetuju upotrebu manjih turbo-elisnih motora, kapaciteta šest do osam putnika na kratkim relacijama, uz istovremenu upotrebu letelica velikog kapaciteta na dugim relacijama, gde postoji visok nivo zahteva za prevozom.

Primer velikog aviona kakav bi se mogao koristiti u ove svrhe je novi Airbus A380 koji omogućava veliki broj istovremeno prevezenih putnika, čime se smanjuje frekventnost letova. Iako se motori i aerodinamika stalno unapređuju a avioni su popunjeni, problem se javlja zbog sve većeg broja zahteva za prevozom tako da avio-kompanije neprestano povećavaju frekventnost letova kako bi pridobile što veći broj putnika.

Alternativna goriva u avijaciji

Veliki svetski proizvođači aviona uveliko rade na razvoju alternativnih pogona za svoje letelice. Boeing je još 2003. godine svom odeljenju nazvanom Phantom Works, smeštenom u Madridu, postavio zadatak da urade projekat aviona koji će za pogon koristiti neko od alternativnih goriva. Tim stručnjaka je, u saradnji sa evropskim kooperantima, razvio projekat letelice koja za pogon koristi gorivne ćelije sa vodonikom.

Gorivna ćelija je elektro-hemijski uređaj koji prevodi vodonik direktno u električnu energiju i toplotu. Kao produkti ove reakcije oslobađaju se samo toplota i voda bez prisustva ugljen-dioksida. A kao platforma za testiranje i razvoj izabrana je motorna jedrilica Dimona austrijske proizvodnje, u koju su posle modifikacije smeštene gorivna ćelija i litijum-jonska baterija koje zajedno čine hibridni pogon za elektro motor ugrađen u jedrilicu. Prva tri uspešna leta su obavljena tokom februara i marta 2008. godine, pri čemu je izvršeno penjanje do visine od 1.000 m korišćenjem hibridnog pogona. Avion je zatim uspešno krstario brzinom od 100 km/h i proveo u vazduhu narednih 20 minuta gonjen isključivo gorivnim ćelijama.

U Boingu predviđaju da će ovaj sistem pogona moći da se iskoristi za pogon generatora na komercijalnim avionima. Budući razvoj će pokazati da li će ovaj sistem biti primenjiv na putničkim avionima.

Airbus je takođe testirao gorivne ćelije ali je, za razliku od Boinga, otišao korak dalje i gorivne ćelije ugradio u model Airbus A320. Ceo poduhvat je sproveden u kooperaciji sa Nemačkim institutom za tehničku termodinamiku pri nacionalnoj vazduhoplovnoj agenciji (DLR), a ugrađena gorivna ćelija francuskog Mischelin-a je, tokom testova, proizvodila do 20 kwh električne energije i pogonila rezervni hidraulički sistem i sistem za napajanje električnom energijom. Tokom testiranja u letu, sistem gorivnih ćelija je kao produkt sagorevanja proizveo oko 10 l čiste vode koja bi se dalje mogla koristiti u avionskim kuhinjama i toaletima pri čemu bi se smanjila početna masa vazduhoplova a samim tim i potrošnja goriva. Airbus nastavlja sa istraživanjima a cilj im je da pogon pomoću gorivnih ćelija iskoriste za pokretanje generatora APU i ostalih pomoćnih sistema, čime bi se smanjili emisija izduvnih gasova i nivo buke u blizini aerodroma. Iz fabrike su najavili i da će u proizvodnji novih aviona čak 85 % materijala biti od recikliranih sirovina.

Najdalje je odmakla nemačka kompanija Lange Aviation koja je u saradnji sa Nemačkim nacionalnim vazduhoplovnim institutom, kompanijom BASF i danskom kompanijom Serenergy razvila avion Antares DLR-H2. U pitanju je letelica izgrađena od kompozitnih materijala koja za pogon koristi gorivne ćelije smeštene u posebnom tanku ispod levog krila. Gorivna ćelija se napaja vodonikom koji je smešten u posebnom tanku ispod desnog krila. Prilikom elektro-hemijske reakcije ćelija, stvara oko 25 kW električne energije koja je potrebna za fazu poletanja dok je u fazi krstarenja dovoljno 10 kW električne energije. Koeficijent iskorišćenja prenosa energije je oko 44%, što je dvostruko više nego kod motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Ova letelica može da preleti oko 750 km, brzinom od oko 170 km/h.

Gorivo od oraha i kokosovog ulja

Kompanija Virgin Atlantic Ričarda Brensona, u saradnji sa svojim ćerkama kompanijama GE Aviation i Virgin Fuels je obavila prvi let komercijalnim putničkim avionom koristeći jedan motor gonjen biogorivom. Avion Boeing 747 je poleteo na relaciji London - Amsterdam a jedan od njegova četiri motora je bio pogonjen gorivom koje je dobijeno od ulja orahove palme, ulja kokosovog oraha i kerozina.

Naučnici predlažu i upotrebu etanola za pogonsko gorivo posebno kod manjih aviona, mada je problem kod etanola što se za njegovu proizvodnju potroši više energije nego što se od njega dobije.

Najnovija istraživanja razmatraju upotrebu bio-mase dobijene od algi kao pogonsko gorivo za mlazne avione.

Problem zagađivanja planete je globalan i nikako se ne može ograničiti na jednu državu ili region. Prema Kjoto protokolu, države potpisnice su se obavezale na postepeno smanjenje emisije ugljen-dioksida. Ovaj sporazum, iako pozdravljen od strane Međunarodne agencije za civilno vazduhoplovstvo, je na dobrovoljnoj osnovi i samo su zemlje potpisnice dužne da ga se pridržavaju. Evropska unija je, u okviru programa EUETS, već zauzela stav o drastičnom smanjenju emisije gasova. Prema ovom programu, svaka avio-kompanija je dužna da prati nivo emisije ugljen-doioksida iz svojih aviona i podatke o tome dostavlja agenciji EU. Plan je da se u narednim decenijama održi nivo emisije gasova na sadašnjem nivou uz tendenciju rasta saobraćaja. To će se postići upravo korišćenjem alternativnih izvora energije i novim konceptima proizvodnje vazduhoplova.

Darko Mladenović