使用电动燃料 (e-fuels) 可以实现二氧化碳中性移动性,因此可以为化石燃料发动机或电池供电的电动机提供替代方案。本文比较了费托柴油、甲醇和以低温液体 (LH 2 ) 或液态有机氢载体 (LOHC) 形式储存的氢气的成本效益。这些燃料的生产成本在很大程度上取决于能源密集型的电解水分解。在德国生产 e-fuels 的选择可以与国际上具有优良可再生能源收集条件、因此平准化电力成本非常低的地区竞争。我们开发了一个涵盖整个过程链的数学模型。从生产所需的资源(如淡水、氢气、二氧化碳、一氧化碳、电能和热能)开始,随后进行化学合成、运输到德国的加油站,最后在车辆中利用燃料。我们发现生产地点的选择会对使用相应燃料的移动成本产生重大影响。尤其是在柴油生产的情况下,所应用的可再生能源满负荷小时数所驱动的平准化电力成本具有巨大影响。与其他技术相比,基于 LOHC 的系统对电力来源类型的依赖性较小,因为它的电力消耗相对较低,加氢装置的成本也较低。另一方面,运输路线的长度和加油站基础设施的价格显然增加了 LOHC 和 LH 2 的移动成本。关键词:电动燃料、氢气利用、氢气进口、LOHC、移动性
(1) 美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心,美国亚拉巴马州亨茨维尔,Thomas.M.Brown@NASA.GOV (2) 美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心,美国亚拉巴马州亨茨维尔,Mike.Fazah@NASA.GOV (3) 美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心,美国亚拉巴马州亨茨维尔,Michael.A.Allison@NASA.GOV (4) 美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心,美国亚拉巴马州亨茨维尔,Hunter.Williams@NASA.GOV 关键词:低温推进、低温流体管理、低温系统测试与演示 摘要:当前对月球探索和未来人类火星任务的关注推动了太空推进系统对具有长期存储和运行能力的更高性能低温系统的要求。这些系统不仅比可储存推进剂选项提供更高的性能,而且还具有现场生产推进剂的潜力。未来的火星运输系统预计将使用高推力核热推进(使用液氢推进剂),或混合系统,即采用低温化学系统(可能是 LOX/CH 4 )进行高加速机动,采用核电系统进行长时间高 Isp 机动。基于这两种选择的探索架构都需要使用具有长期储存能力的高性能低温推进剂,用于太空运输以及行星下降和上升功能。当前专注于月球探索的努力也依靠低温推进剂(LOX/LCH 4 或 LOX/LH 2 )进行月球运输和下降/上升运输功能。空间低温推进系统在长期推进剂储存和使用方面面临许多技术挑战,包括先进的绝缘技术、储箱分层和压力管理、低温制冷以减少推进剂因沸腾而损失、低泄漏低温阀门、低温液体采集和低温推进剂转移。美国宇航局已投资于技术开发工作,演示了单个技术和系统级操作。美国宇航局马歇尔太空飞行中心还投资了多个测试设施和模块化测试台,用于在地面演示多种集成技术和系统操作概念。还进行了额外投资以完善分析
Vernon,2024年1月29日 - Turbotech和Safran成功地测试了轻型航空市场的第一个氢燃料式燃气轮机发动机。- 在法国弗农的Arianegroup设施的测试是Beauthyfuel项目的一部分,旨在探索轻型飞机的氢推进解决方案。Beauthyfuel得到了法国民航局(DGAC)作为法国后杂种刺激计划的一部分的支持,由Turbotech和Elixir飞机与Safran,Air Liquide和Daher合作,由Turbotech和Elixir飞机领导。- 该项目利用Arianegroup在Ariane Rocket上使用氢推进的数十年经验。1月11日,Turbotech和Safran成功完成了具有超高性能再生周期的氢气燃气燃气轮机发动机的首次测试。通过Arianegroup的资源和数十年的专业知识,在法国的Vernon测试设施中为空间应用准备和进行测试,使该测试成为可能。该初步试验是使用以气态形式存储的氢燃料进行的。在第二阶段,今年晚些时候,发动机将与液体液体开发的低温液体存储系统耦合,以证明推进系统的端到端集成,该系统在完整飞机上复制所有功能。“使用TurboTech TP-R90再生涡轮螺旋桨发动机进行的第一个实验表明,我们可以转换先前已证明的内燃技术,以创建用于通用航空的工作零碳解决方案。Arianegroup在氢检测方面的专业知识在这一关键第一步的及时成功中是决定性的。”“当我们转移到液态氢燃料时,目的是提供具有实际商业应用的高能量密度推进系统。我们的解决方案将很容易在轻型飞机上进行改装,并且在其他市场细分市场中可能具有潜力。” “该项目的第一阶段已经超出了我们的期望,” Safran副总裁Pierre-Alain Lambert说“我们的目标是验证各个阶段的发动机和燃油控制系统的行为,从发动机启动到全油门以及失败时的策略。对于Safran来说,这种小规模的调查确实很有价值,因为我们可以快速而细腻。它补充了我们的其他大规模计划,旨在消除航空运输氢推进的障碍,例如我们与CFM International 1合作的技术演示,作为空中客车公司Zeroe计划的一部分,在Clean Aviation的支持下。