Источник: Олег Пантелеев // АвиаПорт.Ru
Опубликовано: 29.10.2010, 15:05
 

Использование биотоплива не просто возможно, но и подтверждено на практике


[image]

Одним из важнейших вопросов, стоящих на повестке дня в авиационной индустрии, является сокращение выброса парниковых газов. По мнению экспертов, наиболее перспективным путем является переход на альтернативные виды топлива, прежде всего, получаемого из возобновляемого сырья. О перспективах использования биотоплива и других экологических инициативах "АвиаПорту" рассказал Билли Гловер (Billy Glover), управляющий директор по стратегии защиты окружающей среды Boeing Commercial Airplanes.

- На заре авиации об экологических аспектах никто в мире не задумывался. В какой момент в компании Boeing стали пристально обращать внимание на экологическую проблематику?


- Мы начали серьезно и глубоко задумываться над вопросами защиты окружающей среды в 1960-х годах, практически сразу после выведения на рынок самолета Boeing 707. Я работаю в компании более 30 лет, мои друзья, начинавшие эту работу, стоявшие у истоков этой деятельности, трудятся в Boeing еще больше. И все это время экологическая тематика была одним из наших приоритетов.

Одним из наиболее актуальных вопросов в области защиты окружающей среды стал вопрос авиационного шума, поскольку первые реактивные самолеты были очень шумными, и от людей, которые проживали в районе аэропортов, поступало множество жалоб. Это была одна из первых экологических проблем, которая встала перед инженерами на заре реактивной эры в коммерческой авиации. И Boeing решал ее инженерными методами. Когда я пришел в компанию, в конструкцию самолетов было внесено очень много усовершенствований, которые были направлены на улучшение шумоизоляции и снижение шума на местности. И параллельно велись работы по повышению топливной эффективности лайнеров, поскольку наша философия в проектировании и производстве заключалась в том, чтобы одновременно обеспечить выполнение различных требований и достижение высоких характеристик по разнообразным направлениям, будь то топливная эффективность, уровень шума, дальность или скорость полета. Мы старались обеспечивать соответствие требованиям по всем параметрам одновременно. И если проследить историю коммерческой авиации, начиная с первых реактивных лайнеров и завершая новейшими машинами, то мы отметим, что топливная эффективность повысилась на 70%, а уровень авиационного шума сократился более чем на 90%!

- Какие технологии в самолетостроении, если не принимать в расчет двигатель, были ключевыми для достижения столь выдающихся результатов?

- Основными факторами снижения шума были использование специальной шумоизоляции, оптимальное проектирование мотогондолы, и улучшение аэродинамики самолета в целом. Мы провели расчеты с использованием многомерных математических моделей, чтобы рассчитать оптимальный профиль пилона, мест стыковки с гондолой двигателя и крылом, определить оптимальное расстояние между двигателем и крылом. Также исследовалось обтекание потоком закрылков и предкрылков, других элементов конструкции крыла. Очень много внимание уделялось минимизации времени, которое требуется на взлет и набор высоты, с тем, чтобы самолет проводил как можно меньше времени в районе местности над аэродромом.

Многие решения направлены на то, чтобы достичь улучшения топливной экономичности. К примеру, за счет использования современных материалов, обеспечивающих экономию массы, можно снизить общий вес конструкции и применить на самолете двигатели с меньшей тягой. А они, в свою очередь, обеспечат пониженный расход топлива. Большую роль играют современные бортовые системы оборудования, позволяющие выдерживать такой профиль и режим полета, при котором обеспечивается минимальный расход топлива. Конечно, последовательно снижается и вес бортовых систем и оборудования. Наконец, мы очень много работали над тем, чтобы оптимизировать рулевые поверхности для обеспечения минимального аэродинамического сопротивления.

- Снижение расхода топлива во многом зависит от того, насколько эффективно осуществляется эксплуатация самолета. Как компания Boeing взаимодействует с эксплуатантами в этом направлении?

- Мы тесно работаем с авиакомпаниями, и, пройдя стадии проектирования и производства, мы передаем заказчикам не только самолет, но и определенную технологию его эксплуатации. Однако авиакомпания может сама определиться с рядом влияющих параметров. Отдел планирования авиаперевозчика, производящий расчет параметров полетов, является одним из важнейших факторов в работе по снижению уровня вредных выбросов. Сейчас многие авиакомпании используют такие передовые процедуры как прогностическое управление ходом полета, когда в зависимости от метеоусловий на эшелоне, в зависимости от направления ветров и других внешних факторов вносятся корректировки в план полета, чтобы обеспечить оптимальный профиль.

Еще одним важным моментом является взаимодействие авиакомпаний с авиационными властями в части получения разрешений на оптимальные маршруты полета. В качестве примера могу назвать внедренные несколько лет назад кросс-полярные маршруты, благодаря которым стало возможным выполнять рейсы из Северной Америки в Азию по наиболее короткому пути.

- Компания Boeing активно работает над тем, чтобы совместно с авиационными властями усовершенствовать управление воздушным движением. Расскажите, пожалуйста, об этой работе подробнее.

- Существует несколько направлений взаимодействия. Одно из них - проведение демонстрационных полетов для авиационных властей и органов, занимающихся организацией воздушного движения, с тем, чтобы показать им практику применения конкретных схем полета. Кроме того, у нас есть дочерняя компания (Jeppesen - "АвиаПорт"), которая занимается созданием продуктов в области расчета и планирования полетов, выпуском аэронавигационных карт. Также, по заказу авиационных властей, эта компания разрабатывает конкретные схемы и профили полета в различных регионах. Также в перечне ее услуг подготовка летных экипажей, диспетчеров управления воздушным движением.

- Экологическая ответственность авиастроителей заключается не только в оптимальном проектировании и эксплуатации воздушных судов. Важно обеспечить охрану окружающей среды на стадиях производства и утилизации…

- Вопросы обеспечения экологической безопасности нашего производства являются одним из элементов общей корпоративной стратегии. На самых разных уровнях компании, в самых разных подразделениях есть штатные должности специалистов, которые следят за исполнением требований экологических стандартов. Все производственные объекты Boeing сертифицированы по стандарту ISO 14001. В этом стандарте прописаны различные рекомендации и требования к тому, чтобы производственные системы не только обеспечивали соответствие экологическому стандарту и требованиям по защите окружающей среды, но и с тем, чтобы они обеспечивала ежегодное, постоянное снижение объемов вредных выбросов в атмосферу, снижение отрицательного воздействия на окружающую среду.

Отдельная проблема - утилизация воздушных судов. Мы сейчас активно работаем с компаниями, которые предоставляют услуги в этой области, и создали профильную отраслевую ассоциацию. Она занимается разработкой стандартов и обобщением передовой практики для тех компаний, которые работают на рынке утилизации самолетов. Стандарты прописывают конкретные требования, как правильно делать сортировку изделий, какие материалы можно повторно использовать и в каких целях, какие материалы надо утилизировать с соблюдением повышенных требований по безопасности - это касается токсичных и других опасных материалов.

Сейчас разрабатываются стандарты по утилизации композиционных материалов, а также ставится вопрос о том, чтобы классифицировать отдельные виды композиционных материалов, как материалы, которые еще пригодны для повторного применения в авиации. Сегодня такие материалы пока не производятся, однако в ближайшее время их выпуск будет налажен. Естественно, когда речь идет о повторном применении, мы не говорим, что они будут использованы в наиболее ответственных конструкциях самолета, таких как фюзеляж или крыло; они буду использованы либо в качестве элементов интерьера, либо в качестве элементов зализов, для этих аэродинамических обтекателей.

- Одной из важнейших экологических инициатив авиационной индустрии является использование топлива, получаемого из возобновляемых источников. Какие исследования сейчас ведет Boeing в этом направлении?

- Еще в прошлом столетии мы испытывали серьезные сомнения в том, что авиационное топливо можно создать из так называемых возобновляемых источников энергии. Однако примерно пять лет назад, проведя ряд исследований в этой области, мы получили наглядное подтверждение того, что такая возможность существует. И теперь мы последовательно углубляем свои познания в области создания топлива на основе различных растений и водорослей. Сегодня использование такого топлива не просто теоретически возможно, но и технически реализуемо и подтверждено на практике. Для того чтобы более конкретно понять перспективы в этой области, возможность реализации коммерческих проектов, мы выполнили ряд демонстрационных испытательных полетов совместно с несколькими авиакомпаниями.

Причина, по которой мы столько внимания уделяем этим исследованиям, заключается в том, что по мере роста потребности в самолетах, по мере увеличения объемов воздушных перевозок, будет увеличиваться и расход тех видов топлива, которые сегодня применяются в гражданской авиации, соответственно, будет расти и объем выбросов вредных веществ в атмосферу. Поэтому, если в ближайшее время не начать переход к альтернативным источникам энергии, то вскоре экологические последствия для окружающей среды станут слишком серьезными. И мы уверены, что будущим поколениям уже жизненно необходимо иметь в своем распоряжении альтернативные виды топлива и возобновляемые источники энергии. Поскольку процесс разработки таких видов топлива занимает очень много времени, то чем раньше мы начнем это делать - тем скорее получим приемлемые результаты.

- Какова роль вашей компании в создании топлива из возобновляемых источников?

- Boeing не ставит перед собой цель быть производителем топлива. Однако мы считаем, что наша компания должна взять на себя обязательство принять участие в разработке альтернативных видов топлива и присадок, которые авиакомпании смогут использовать без предварительной подготовки самолетов. Это топливо, которое можно использовать для заправки, смешивать с традиционным Jet-A1, или присадки, которые можно добавлять в авиационный керосин.

- Почему именно авиация стала пионером в таких исследованиях?

- В ближайшем будущем мы не видим альтернативы воздушному транспорту, и более того, потребность в воздушных перевозках только возрастет, так как благополучие всего мирового сообщества будет зависеть от степени его мобильности. Для стабильного функционирования воздушного, равно как и других видов транспорта, в будущем необходимо иметь альтернативные виды топлива, виды энергии. Однако количество самолетов в мире ограничено, и все процессы, связанные с внедрением нового топлива проще контролировать, отслеживать результаты в реальной эксплуатации.

Исследования, которые мы проводим в последнее время, проходят под строгим надзором. И они доказывают, что те показатели, которые демонстрируют альтернативные виды топлива, как минимум не хуже, а порой даже и лучше показателей, которые мы имеем с традиционным керосином, получаемым из нефти.

- Как известно, сейчас идут работы по выбору наиболее подходящих для последующей переработки видов растений. В каком направлении удалось продвинуться максимально далеко?

- Сегодня исследования уже затрагивают множество видов растений, и тот перечень, который можно использовать в качестве сырьевой базы, сейчас постоянно расширяется. Фактически готовы технологии переработки яторфы и рыжика. Очень перспективное направление - использование морских водорослей, обитающих в соленой воде. Всего в сфере нашего пристального внимания находится порядка 10 видов растений. Но мы считаем, что объем сырьевой базы различных видов, которые могут использоваться для производства топлива, будут сильно варьироваться в зависимости от региона.

Мы не придерживаемся мнения, что будет использоваться какое-то одно растение в качестве сырья для изготовления альтернативных видов авиационного топлива. Однако, на наш взгляд, наибольший потенциал имеют морские водоросли. Ведь наибольше количество нефти, которую мы сегодня добываем, в свое время образовалась из водорослей. Возможности сырьевой базы в данном случае огромны. И сегодня мы уже практически вышли на тот уровень технологий, который позволяет получить экологически чистое сырье для производства реактивного топлива, фактически, "зеленую нефть".

Впрочем, сегодня главная проблема уже не в уровне технологий, а в том, в каких масштабах мы будем добывать топливо из этих источников, и насколько это будет экономически целесообразно. Есть комплекс вопросов, относящихся к сельскому хозяйству, экономике, инжинирингу и химии. Эффективное решение лежит на пересечении ведущих достижений в этих отраслях.

- По оптимистичным прогнозам, когда альтернативные виды топлива смогут применяться для выполнения коммерческих рейсов?

- Дата уже известна - 2011 год. В следующем году будет разработана первая спецификация топлива, созданного на основе растительного сырья, топлива, которое можно будет использовать для выполнения коммерческих полетов. И уже есть производители, которые подтвердили свою готовность производить какой-то определенный объем альтернативных топлив в следующем году. Так что в следующем году какая-то доля воздушных перевозок уже будет выполняться на альтернативном топливе. Разумеется, это будет очень небольшой процент, естественно, это будет не по всему миру.

Следующий вопрос, насколько это будет масштабируемый опыт, можно ли его будет переносить на различные регионы, как быстро доля альтернативного топлива будет расти. Я очень оптимистично смотрю в будущее в этом вопросе, поскольку мне известно, поскольку мне известно, что для сокращения себестоимости производства биотоплива есть большие резервы. История повторяется, наступит цикл, когда цены на нефть и продукты ее переработки снова пойдут вверх, и экономическая массового целесообразность выпуска альтернативного топлива станет очевидной.

- Во сколько сегодня обходится 1 тонна топлива, полученного из растительного сырья?

- Пока существует очень широкий диапазон цен. Но есть целый ряд видов растений, топливо из которых будет конкурентоспособно при цене $100 за баррель нефти. При развитии технологий переработки, некоторые производители смогут выпускать конкурентное топливо при цене нефти $75 за 1 баррель. Однако окончательные оценки можно будет делать, когда будет готовое предложение для коммерческой эксплуатации.

- В мире есть достаточно большие запасы газа, и в свое время серьезно изучался вопрос о переводе реактивных двигателей на сжиженный газ. В то же время, альтернативным направлением является создание из газа жидкого топлива. Какое из этих направлений может быть более актуальным сегодня?

- Я полагаю, что из этих двух вариантов больше перспектив у второго - преобразования природного газа в жидкое топливо, поскольку в таком случае не потребуется никаких доработок самолета и наземной инфраструктуры. Кроме того, такое топливо дает небольшой выигрыш в уровне выброса углекислого газа, имеет преимущество в точки зрения выброса серы и твердых частиц. Но по выбросам парниковых газов существенного прогресса не будет. Более того, уже сегодня есть технологии получения реактивного топлива из газа, и такое топливо сертифицировано для использования в коммерческой авиации. Барьером на пути широкого применения этой технологии является объем инвестиций в процесс конвертации газа в жидкое авиационное топливо. Это очень дорогостоящий процесс. Газоперерабатывающие и нефтеперерабатывающие заводы занимают большую площадь и требуют значительных вложений, необходимо производить очень много топлива, чтобы выйти на точку безубыточности. Заводы по переработке биологического сырья, по нашему мнению, будут занимать гораздо меньшую площадь. Поэтому мы видим здесь больше перспектив. Но в любом случае, мне сейчас трудно спрогнозировать, в каком направлении будет идти прогресс - ведь в ближайшие годы мы увидим очень много инноваций, которые изменят нынешнюю ситуацию.

- Одно из направлений, которое в свое время получило развитие, - использование в качестве топлива водорода. В СССР велись эксперименты по созданию водородного самолета. С вашей точки зрения, сейчас индустрия готова к тому, чтобы продолжать такие исследования, или их лучше отложить на более далекую перспективу?

- Мы тоже проводили такие исследования. Здесь существует два барьера на пути широкого применения водорода в качестве источника топлива. Первое препятствие - это внесение существенных доработок, по сути, полное перепроектирование самолета, связанное с использованием топливных баков увеличенного объема, чтобы можно было обеспечить приемлемую дальность полета. Второй момент - необходимость обеспечения наличия водорода во всех аэропортах, в которые выполняются полеты. Кроме того, и производство водорода требует огромных затрат энергии. Поэтому я очень скептически отношусь к перспективам использования водорода в качестве авиационного топлива. Это проект далекого будущего, если он вообще будет когда-либо реализован.

- Сейчас мировое сообщество принимает на себя обязательство по постоянному снижению уровня выбросов парниковых газов, производимых авиацией. С вашей точки зрения, самолетостроители смогут обеспечить высокий темп снижения уровня выбросов?

- ИКАО запросило от нас снижение уровня выбросов на 2% в год в перспективе до 2050 года, и это очень амбициозная цель.

Для того, чтобы ее достигнуть, сейчас реализуется три основных меры. Первый шаг - дальнейшая модернизация конструкции самолетов и двигателей, применение новых материалов - мы об этом говорили в начале интервью. Мы продолжаем внедрять революционные разработки, и примером нашего подхода служит самолет Boeing 787. Второй шаг - повышение качества эксплуатации в части введения современных процедур управления воздушным движением, более точного расчета параметров полета, совершенных программ технического обслуживания. Если сложить вместе эти два шага, то мы как раз получим в сумме приблизительно 2% в год.

Третий шаг - внедрение альтернативных видов топлива на основе возобновляемых источников энергии. И с помощью этого шага мы сможем добиться еще большего сокращения уровня выбросов, при сохранении эффективности системы воздушного транспорта, при сохранении или даже повышении уровня мобильности населения всего мира.

 
Ссылки по теме:
Материал «Использование биотоплива не просто возможно, но и подтверждено на практике» подготовлен сотрудниками агентства «АвиаПорт». Мы просим при цитировании указывать источник информации и ставить активную ссылку на главную страницу сайта или на цитируемый материал.
Связи: Пони, Отраслевое агентство "АвиаПорт", Самолетостроение (в процессе тестирования)