Синтетическое топливо E-Jet для ВВС США

ВВС США заинтересовались новой технологией получения синтетического топлива E-Jet, предложенной компанией Twelve. Эта разновидность авиационного керосина вырабатывается без использования полезных ископаемых, является углеродно-нейтральной и требует только возобновляемые ресурсы. Кроме того, новые технологии открывают теоретическую возможность производства топлива в любой точке мира, что может упростить снабжение удаленных баз.

Технологии и экология

Американская компания Twelve (бывшая Opus 12) в течение нескольких последних лет изучала вопросы производства синтетических жидких топлив и искала способы его получения без применения ископаемых ресурсов. При этом особое внимание уделялось авиационному горючему. Полный переход самолетов и вертолетов на электрическую тягу не представляется возможным, и потому Twelve пытается найти приемлемый выход.Перспективный проект получил поддержку ВВС в лице Управления оперативной энергетики (Air Force Operational Energy). В прошлом году стало известно о завершении научно-исследовательской работы, и стартовало изготовление опытной установки по производству топлива. На ближайшее будущее было запланировано получение первых объемов нового керосина.Подготовка к таким испытаниям завершилась этим летом, и в августе установка дала первую порцию экологически чистого топлива E-Jet. Опытная система продолжает работу в рамках первого этапа испытаний, который продлится до декабря. По ее итогам ВВС хотят получить объемный отчет, отражающий все аспекты новой технологии, ее возможности, а также перспективы полномасштабного развертывания в войсках.

При получении положительных результатов, проект E-Jet перейдет на новый этап. Будут разрабатываться производственные комплексы, пригодные к полноценной работе и способные выдавать большие объемы горючего. Также рассматривается возможность создания мини-заводов топлива для развертывания в удаленных районах и упрощения их снабжения.Компания Twelve уже раскрыла основные особенности своей технологии и огласила ее преимущества. В основе ее способа производства лежит хорошо известный и освоенный процесс Фишера–Тропша. При этом в технологическую линию введены принципиально новые средства, за счет которых обеспечиваются преимущества экологического характера.Процесс Фишера–Тропша, созданный в Германии в двадцатых годах XX в., предусматривает использование ископаемого сырья, такого как каменный уголь. Из него получают т.н. синтез-газ – смесь угарного газа и водорода, который затем перерабатывается в смесь углеводородов и в жидкое топливо. Существует множество вариантов такой технологии с разными особенностями, и некоторые из них используются до сих пор. К примеру, в ВВС США сертифицированы смеси из «обычного» и синтетического авиационного керосина с пропорцией 50/50.Компания Twelve нашла способ отказаться от ископаемого сырья. Для этого в ее проекте используется электрохимический реактор оригинальной конструкции на основе катализатора собственной разработки. Сырье в виде углекислого газа из воздуха и воды при помощи катализатора и электроэнергии преобразуется в синтез газ. Последующие процессы получения жидкого топлива аналогичны существующим технологиям.

Из воды и воздуха

Экологическая чистота производства должна достигаться за счет использования энергии от «зеленых» электростанций. Необходимый углекислый газ и, в перспективе, воду предлагается добывать прямо из воздуха. В результате этого обеспечивается практически нулевой «углеродный след»: при сжигании E-Jet в атмосферу выбрасывается углерод, ранее из нее извлеченный.Объемы производства опытной установки не уточняются. Однако ясно, что лабораторная «производственная линия» не может покрыть потребности даже отдельного самолета, не говоря уже о целых подразделениях. Тем не менее, в будущем планируется выйти на новый уровень, соответствующий потребностям потребителей. Кроме того, предложенная технология позволяет получать не только авиационный керосин, но и другие виды горючего.

Решаемые задачи

Twelve продвигает свою разработку как выгодный способ сократить негативное влияние авиации на окружающую среду. ВВС США тоже намерены заботиться об экологии, однако их интересуют и другие возможности E-Jet. Военных предсказуемо привлекает потенциальная экономия и упрощение логистики.ВВС США критически зависят от поставок топлива. Они обеспечиваются сложной системой перевозок, включающей танкеры, автоцистерны и т.д. С ее помощью осуществляется постоянный подвоз всей номенклатуры горюче-смазочных материалов ко всем частям и базам. Однако в условиях конфликта любой элемент этой системы может стать целью для удара противника, что будет иметь самые серьезные последствия для войск.

Пентагон рассчитывает, что в будущем Twelve или другой контрактор сможет создать мобильную систему производства синтетического топлива – керосина, бензина и т.д. Развернув ее на удаленной базе, можно будет снизить или вообще исключить необходимость подвоза горючего извне. Благодаря этому уменьшатся риски и потери, а также снизится стоимость оставшихся перевозок.Вопрос стоимости топлива и его доставки имеет особое значение для ВВС. Ежегодно авиация выполняет сотни тысяч самолетовылетов, на которые тратятся миллионы кубометров топлива. К примеру, в 2019 г. более чем на 800 тыс. самолетовылетов потратили ок. 7,6 млн куб.м керосина. Только на авиационное топливо выделяется несколько миллиардов долларов ежегодно.Любые новые разработки, способные удешевить топливо или сократить стоимость его перевозки, представляют большой интерес для Пентагона. Будет ли синтетический керосин E-Jet достаточно дешевым, чтобы конкурировать с «ископаемым», пока не известно. Но возможность производства топлива в любом месте способна упростить логистику, что тоже будет важным преимуществом.

Технологические вызовы

При всех ожидаемых преимуществах, новая технология от Twelve не отличается зрелостью и не готова к полноценному внедрению. Более того, до завершения первого этапа проекта и испытаний нельзя будет говорить и о ее реальных перспективах. Впрочем, уже понятно, какие задачи предстоит решить разработчикам, чтобы проект вышел за пределы лаборатории.В первую очередь, необходимо разработать полноценную установку по производству топлива, характеристики которой будут соответствовать практической эксплуатации в интересах реальных потребителей. Она должна показывать достаточно высокую производительность, но при этом потреблять разумное количество ресурсов и энергии.Создание мобильного завода для развертывания на удаленных объектах является особо сложной задачей. Так, установка нуждается в средствах энергоснабжения и подаче воды. В месте ее развертывания может отсутствовать необходимая инфраструктура, и потому нужно предусмотреть собственные системы. Естественно, они не должны нуждаться в подвозе топлива, иначе производство E-Jet теряет смысл. Возможно, параллельно с мини-заводами топлива станут разрабатывать компактные электростанции, например атомные.Пока нельзя исключать, что компания Twelve справится с техническими задачами и создаст полноразмерный завод для производства авиационного топлива нового типа. Однако проект отличается большой сложностью, из-за чего готовый продукт может получиться чрезмерно дорогим. В таком случае Пентагон потеряет интерес к проекту E-Jet либо переведет его в нишу разработок с прицелом на далекое будущее.

По результатам испытаний…

Пентагон всерьез заинтересовался альтернативными способами получения жидкого топлива и поддерживает один из самых интересных проектов в этом направлении. О целях таких работ говорят открыто: ВВС желают сократить риски логистического характера, а также уменьшить негативное влияние на окружающую среду.Впрочем, перспективы проекта E-Jet все еще остаются неопределенными, и некоторая ясность появится только в конце этого года. Тогда заказчик сможет оценить показатели опытной установки по производству топлива и определит, стоит ли продолжать работы. Очевидно, что судьба нового проекта зависит именно от технических и экономических характеристик. Если они будут недостаточными, никакая риторика на экологические темы проекту не поможет.