211service.com
Koldrivna jetplan
Forskare har drivit en turboaxeljetmotor, den typ som används för att driva helikopterrotorer, med ett kolbaserat bränsle som så småningom kan ersätta militära och kommersiella jetbränslen, säger Harold Schobert , direktör för energiinstitutet vid Pennsylvania State University. Den framgångsrika utvecklingen av det kolbaserade bränslet, som beskrevs den här veckan vid American Chemical Society-möte i Atlanta, kan också ha användningsområden i dieselmotorer och bränsleceller, säger Schobert.
Koldrivna flygplan är inte nya – Tyskland använde bränslen från kol för att driva flygplan under andra världskriget. Men de höga kostnaderna för att bygga produktionsanläggningar för att omvandla kol till flytande bränsle har förhindrat teknikens utbredda användning. Nu har Schobert och kollegor utvecklat ett sätt att göra flygbränsle som innehåller så mycket som 75 procent kolprodukter med hjälp av befintliga oljeraffinaderier, vilket eliminerar behovet av att bygga kostsamma nya anläggningar – och potentiellt göra koldrivet bränsle till ett ekonomiskt lönsamt alternativ till olja.
I den nuvarande formuleringen skulle detta ersätta hälften av petroleumet, vilket är mycket nära den andel av petroleum som vi importerar. Vi har faktiskt testat, i mindre skala, 75 procent utbyte, med framgång, säger Schobert.
Kol, det billigaste av fossila bränslen, som också har de stabilaste priserna, är rikligt i USA. John Grasser, talesperson för det amerikanska energidepartementet, citerar uppskattningar att mängden utvinningsbart kol i landet räcker för 250-300 år. Man hör mycket om förnybar energi, och förnybar energi har verkligen en roll i att göra oss självförsörjande, säger Grasser. Men de kommer inte att påverka petroleum som kommer in. Du kommer att behöva ta något som kol, som vi har i enorma mängder här, och förvandla det till en petroleumkomponent.
Förutom att minska beroendet av olja kan det nya bränslet faktiskt också ha fördelar för avancerade flygplan. Dagens högpresterande militärflygplan genererar mycket värme, vilket kan skada hydraulik och elektronik, säger Schobert. Som ett resultat designar ingenjörer dessa plan för att använda bränslet ombord som en kylfläns. När bränslen absorberar värme kan de dock börja brytas ner, vilket kan leda till kolavlagringar som täpper till bränsleledningar och munstycken. Framtida avancerade flygplan kan generera ännu mer värme – för mycket för dagens bränslen att hantera. Schobert och kollegor testade metodiskt cirka 50 föreningar för att upptäcka termiskt stabila - och det bästa, fann de, kunde lätt tillverkas av kol. Deras bränsle kan hantera temperaturer runt 600 grader Fahrenheit (315 grader Celsius), högre än dagens bränslen.
Schobert och hans kollegor tillverkar bränslet med hjälp av raffinerad kololja, som är en biprodukt av koksframställning; biprodukten blandas på ett oljeraffinaderi med en produkt av råolja som kallas lättcykelolja. Denna blandning hydreras sedan med utrustning som redan finns på raffinaderier, och sedan destilleras den till olika produkter – mestadels dieselbränsle och flygbränsle (cirka 40 procent av varje), samt lite bensin och eldningsolja.
Andra potentiella fördelar med det kolbaserade bränslet: det kan ersätta de tre eller fyra olika jetbränslen som används av militären för flygplan och missiler, och samma bränsle kan användas i dieselmotorer om dessa motorer modifieras något. Bränslet kan också användas utan modifiering i stationära högtemperaturbränsleceller för att generera elektricitet, säger Schobert.
Men betydande hinder kvarstår innan bränslet kan se utbredd användning. Hittills har bara 500 liter av det producerats, alldeles för lite för att bedöma produktionskostnaderna, säger Schobert. Ändå misstänker han att det kolbaserade bränslet skulle kunna konkurrera med andra bränslen.
Ett kostnadsrelaterat problem är dock att tillgången på raffinerad kololja som används i den nuvarande processen är begränsad, och priserna på den skulle sannolikt gå upp kraftigt med ökad efterfrågan. Ärligt talat skulle vi förmodligen suga upp hela biproduktmarknaden, och de som säljer dessa biproduktkemikalier är inte dopar, säger Schobert; de vet vad de kan göra med priset under dessa omständigheter. Schobert arbetar nu med andra metoder för att framställa bränslet med hjälp av oljeraffinaderiprodukter.
Innan ekonomin i processen kan utvärderas kommer bränslet att behöva en betydande produktionskörning – förmodligen runt 50 000 fat, uppskattar Schobert, vilket kan kosta tiotals miljoner dollar. Han hoppas kunna samla in pengar till försöket från den privata sektorn. För detta ändamål organiserar han ett toppmöte i vår för att samla parter som motortillverkare och oljebolag. Schobert hoppas också att flygbolagen kommer att vara intresserade: De behöver inte den överlägsna termiska stabiliteten som detta bränsle har, men vad de behöver är en pålitlig bränslekälla som ligger på en ganska jämn prisnivå.
Om pengarna för en sådan körning går ihop, återstår fortfarande ett viktigt steg. Medan de har testat bränslet i en stillastående jetmotor, så måste någon till slut lägga detta i ett flygplan och flyga det, säger Schobert.