9 miesięcy temu
Zmniejszenie śladu węglowego generowanego przez samoloty to być albo nie być dla światowej branży lotniczej. To nie tylko kwestia odpowiedzialności ekologicznej, ale również wyzwanie biznesowe. Prędzej czy później pasażerowie samolotów będą płacili za emitowane na pokładzie CO2. A ceny biletów to decydujący element popytu na latanie. Jak mogą zmienić się silniki lotnicze?
Jednym z kluczy do rozwiązania tego problemu może być „Seal Rig”, czyli innowacja będąca owocem współpracy Politechniki Rzeszowskiej i firmy Pratt & Whitney, która może sprawić, iż silniki lotnicze będą emitować mniej dwutlenku węgla. To byłaby bardzo oczekiwana zmiana w technologiach lotniczych.
Przemysł lotniczy odpowiada za około 2-3% globalnej emisji dwutlenku węgla (CO2) wygenerowanej przez działalność człowieka. Pomimo iż udział ten może się wydawać stosunkowo niewielki, sektor lotnictwa jest jednym z najszybciej rozwijających się źródeł emisji gazów cieplarnianych. Projekt polskich badaczy ma szansę nie tylko zrewolucjonizować branżę, ale również stać się krokiem milowym w kwestii rozwoju globalnego transportu lotniczego.
Projekt „Seal Rig”, czyli jak zredukować emisję CO2 w branży lotniczej?
Projekt „Seal Rig” to pionierska kooperacja między Politechniką Rzeszowską a globalnym liderem w branży lotniczej, firmą Pratt & Whitney. To renomowany producent silników lotniczych działający na całym świecie. Firma specjalizuje się w projektowaniu, produkcji oraz serwisie silników do samolotów zarówno pasażerskich, jak i wojskowych. Napędy od Pratt & Whitney znajdziemy w popularnych maszynach, takich jak np. Embraery lub Airbusy A320.
Projekt realizowany jest w ramach programu Demonstrator+, który ma na celu wspieranie innowacyjnych projektów technologicznych. „Seal Rig” ma ambicję nie tylko poprawić wydajność i niezawodność silników lotniczych, ale także przyczynić się do zredukowania wpływu lotnictwa na globalną emisję CO2. O co dokładnie chodzi?
Specjalistom z Pratt & Whitney, wspieranym przez naukowców, udało się stworzyć mechanizm uszczelniający przedziały łożyskowe silnika. Umożliwia to komponentom wewnątrz silnika pracę przy niemalże idealnie optymalnych prędkościach. Oznacza to, iż napęd może funkcjonować na tyle intensywnie, by utrzymać maszynę w powietrzu, ale dzięki uszczelnieniu – zredukuje ilość spalanego paliwa.
Mowa tu o 16% redukcji spalania względem nieuszczelnionych modeli. Przy zmniejszonej emisji szacuje się, iż silnik w przeliczeniu na 100 kilometrów i na jednego pasażera spala 2 litry paliwa lotniczego, co jest podobnym wynikiem do aktualnej emisji nowoczesnych samochodów hybrydowych. „To niezwykle wymagające przedsięwzięcie zostało zrealizowane przez polskie firmy” – mówi prof. dr hab. inż. Jarosław Sęp, z Wydziału Budowy Maszyn i Lotnictwa, prorektor Politechniki Rzeszowskiej.
Posłuchaj też podcastu z prof. Jarosławem Sępem: Kiedy samoloty polecą na wodór? Jaką energię będziemy konsumować w niedalekiej przyszłości? W którym punkcie transformacji energetycznej jesteśmy? I jak dziś kształcić przyszłe kadry inżynierskie (i nie tylko)?
Ale co z bezpieczeństwem? Skąd wiadomo, iż zmniejszenie prędkości pracy wewnętrznych komponentów silnika nie wpłynie na zwiększenie potencjalnego ryzyka awarii? Żeby to sprawdzić, przy współpracy specjalistów z przemysłu oraz naukowców, zbudowano na Politechnice Rzeszowskiej wyjątkowo nowoczesne stanowisko badawcze. Umożliwia ono symulację cyklu eksploatacyjnego uszczelnień w warunkach odzwierciedlających te rzeczywiste. Dzięki temu możliwe jest dogłębne zrozumienie zachodzących zjawisk termodynamicznych oraz zachowania materiałów i mechanizmów uszczelnień podczas różnych faz lotu.
Stanowisko pozwala na odwzorowanie choćby skrajnie różnych warunków, zakładających np. szybkie zmiany temperatur, ciśnienia i przepływów oleju w poszczególnych okolicznościach. Punkt badawczy pozwala na dokładne odwzorowanie warunków, w których silnik samolotu będzie musiał pracować, startując np. w Afryce i lądując na Alasce. Jest również na tyle nowoczesny, iż może pracować praktycznie bezobsługowo.
Jak oszczędne silniki lotnicze mogą wpłynąć na ceny biletów?
Zmniejszenie emisji spalin w lotnictwie może mieć wpływ na ceny biletów. Jaki? Inwestycje w technologie redukujące emisję CO2, takie jak efektywniejsze silniki, paliwa alternatywne (np. wodorowe) czy ulepszenia aerodynamiczne, początkowo prawdopodobnie zwiększą koszty dla linii lotniczych. Te z kolei najpewniej zostaną przeniesione na pasażerów w formie wyższych cen, tak by korporacje nie odczuły zmniejszonych zysków poprzedzających inwestycje. W dłuższej perspektywie większa efektywność paliwowa doprowadzi do obniżenia kosztów operacyjnych i niższych cen biletów.
Oczywiście to nie jest tak, iż specjaliści z Rzeszowa dadzą nam automatycznie tanie latanie. Na całkowity koszt biletu wpływa wiele czynników wykraczających poza samo zużycie paliwa lotniczego. Mimo wszystko, istotnym czynnikiem składowym ostatecznej ceny jest koszt, jaki linia lotnicza musi ponieść z tytułu zużywanego paliwa, który poprzez wysiłek polskich badaczy może się istotnie zmniejszyć.
Jak informuje portal Fru.pl, w 2023 r. przeciętna kwota, jaką pasażerowie wydawali na bilety lotnicze, osiągnęła poziom 745 zł – odnotowując tym samym wzrost o 28% w stosunku do poprzedniego roku. Koszt za możliwość wyboru miejsca siedzenia w samolocie wzrósł o 63% względem 2022 r.
Ale prawdziwą rewolucją może być wykorzystanie wodoru jako bardziej ekologicznego zamiennika paliwa lotniczego. Wodór jako źródło napędu w samolotach pozwoli to na znaczne ograniczenia emisji szkodliwych substancji, takich jak dwutlenek węgla, a także redukuje powstawanie smug kondensacyjnych. Z kolei to odgrywa kluczową rolę w minimalizowaniu negatywnego wpływu transportu lotniczego na środowisko.
Dzięki spalaniu wodoru możliwe jest obniżenie wpływu klimatycznego lotów o 50-75%. Co więcej, dalsza eksploatacja tej technologii i skorzystanie dodatkowo z ogniw paliwowych może prowadzić do jeszcze większej redukcji o 75-90%.
W centrum badań i innowacji w naszym kraju znajduje się Rzeszów. To właśnie tu w dużej mierze powstają polskie technologie wojskowe oraz te związane z bezpieczeństwem (np. pierwsza miejska cybernetyczna „żelazna kopuła”). Na Podkarpaciu siedziby mają również największe firmy technologiczne (np. Asseco, największa w Polsce firma IT). Rozwija się tu bardzo wiele innowacji i projektów, takich jak Podkarpacka Dolina Wodorowa.
Więcej o wykorzystaniu paliwa wodorowego, także w transporcie samochodowym, przeczytaj w rozmowie z prof. Piotrem Piórkowskim, kierownikiem Zakładu Napędów Wieloźródłowych na Wydziale Samochodów i Maszyn Roboczych Politechniki Warszawskiej.
Źródło zdjęcia tytułowego: Aopsan, Freepik
