Hva skal til for å kutte flyutslipp ved hjelp av hydrogen? Og kan hydrogen hjelpe på problemet med batterier og vekt? Vi spør Ole-Morten Midtgård, som er prodekan for bærekraft og innovasjon ved NTNUs fakultet for informasjonsteknologi og elektroteknikk.
1. Hva er elektrifiserte fly?
– I dagens fly er framdriften basert på forbrenningsmotorer hvor flydrivstoff forbrennes enten i en propellmotor eller en jetmotor. Fly elektrifiseres nå på tilsvarende måte som biler har blitt elektrifisert, altså ved å erstatte framdriftssystemet helt eller delvis (hybrid) med elektriske motorer. Elektrifiserte fly blir dermed propellfly, påpeker han.
– De elektriske motorene kan enten drives av strøm fra batterier eller strøm som produseres om bord med brenselceller. Dette er også som med elbiler, hvor begge varianter finnes, men hvor batterier dominerer. Men batterier fungerer ikke like godt på større fly på grunn av høy vekt og lav energitetthet.
2. Hvordan kan hydrogen brukes i fly?
– Da blir løsningen å produsere strømmen om bord. Dette gjøres ved å la hydrogen og oksygen reagere kjemisk med hverandre i en brenselcelle, med strøm, varme og rent vann som resultat. Hydrogenet må fraktes med flyet, mens oksygenet tas direkte fra atmosfæren. Dette er en helt ren, utslippsfri løsning.
– Hydrogen kan alternativt brukes som drivstoff i (litt modifiserte) jetmotorer. Men da snakker vi ikke om elektrifiserte fly, og en slik bruk av hydrogen resulterer i utslipp av klimagassene nitrogenoksid og vanndamp. Studier viser at dette ikke er en tilfredsstillende løsning.
3. Hva er fordelene med hydrogen?
– Hydrogen har mye høyere energitetthet enn batterier. Dermed er elektrisk framdrift basert på hydrogen attraktivt for større fly, gjerne kombinert med et relativt lite batteri for å hjelpe med effekttoppen når flyet tar av. Flytende hydrogen kan dessuten etterfylles raskt og enkelt mens batterier må lades, noe som er tidkrevende og gir lang tid på bakken. Hydrogen er generelt en attraktiv energibærer, siden strømproduksjon med brenselceller er helt ren.
– Tror elfly er en veldig god mulighet for Norge
4. Hvilke utfordringer er de viktigste?
– Den store, overgripende utfordringen er å gjøre luftfarten klimanøytral innen år 2050. Elektriske fly er en stor del av løsningen, og selv om konseptene er kjent, er det store økonomiske, teknologiske, politiske og samfunnsmessige utfordringer her, som i det grønne skiftet generelt., sier Midtgård.
– For å bruke hydrogen som eksempel, så er den største utfordringen at hydrogen ikke er en energikilde, men kun en energibærer. Det betyr at hydrogenet må produseres, og for at det hele skal bli bærekraftig, må det produseres uten utslipp av klimagasser – et stort tema i seg selv.
5. Hva bør forskningen fokusere på framover?
– I EU forskes det på ren luftfart gjennom samarbeid mellom det offentlige (EU-kommisjonen) og luftfartsindustrien i programmet Clean Aviation. I Norge er blant andre NTNU involvert, med førsteamanuensis Jonas Kristiansen Nøland som nøkkelperson. Noen av våre fokusområder er komposittmaterialer for flykropper, hydrogenteknologi og brenselceller, pålitelige elektriske komponenter samt digitale løsninger. Ikke minst forsker vi på supraledende elektriske motorer i vårt nylig etablerte «Cryo-Electric Aviation Laboratory» med for tiden tre doktorgradsstudenter.
Artikkelen ble først publisert i TU-magasinet, nr. 7/2022
