ZeroAvia

ZeroAvia — британско-американская компания, разрабатывающая силовые установки на водородных топливных элементах для коммерческой авиации. Основана в 2017 году предпринимателем Валерием Мифтаховым (Valery Miftakhov). Штаб-квартиры расположены в Холлистоне (Калифорния, США) и Крэнфилде (Великобритания). Основная цель компании — создание экологически чистых, безуглеродных двигателей для самолётов, способных заменить традиционные турбовинтовые и турбовентиляторные двигатели на региональных и магистральных маршрутах.

История

Основание и ранние годы

Компания была основана в 2017 году Валерием Мифтаховым, ранее занимавшим должность генерального директора компании по разработке электромобилей «EVM» и работавшим в области зарядной инфраструктуры. Мифтахов, имеющий степень доктора наук в области электротехники, сосредоточился на решении проблемы декарбонизации авиации, которая, по его оценкам, является одним из крупнейших источников выбросов парниковых газов, трудно поддающихся электрификации.

Первоначально ZeroAvia разрабатывала гибридные силовые установки, сочетающие водородные топливные элементы и аккумуляторные батареи. В 2019 году компания провела первые лётные испытания прототипа на базе шестиместного самолёта Piper PA-46 Malibu. В ходе испытаний использовался водород, получаемый методом электролиза из возобновляемых источников энергии.

Демонстрационные полёты и сертификация

В 2020 году ZeroAvia совершила первый в мире полёт коммерческого самолёта на водородных топливных элементах. В качестве платформы использовался модифицированный 19-местный самолёт Dornier 228 (регистрация G-HFZA). Полёт длился 10 минут, самолёт достиг высоты 1000 футов (около 300 метров). В 2021 году компания продемонстрировала полёт на 250-километровом маршруте из Крэнфилда в Оркнейские острова (Шотландия), что стало первым в мире перелётом на водородном топливе между аэропортами.

В 2022 году ZeroAvia получила одобрение от Управления гражданской авиации Великобритании (CAA) на проведение лётных испытаний с использованием собственного сертифицированного двигателя. В 2023 году компания объявила о завершении испытаний прототипа двигателя ZA-600, предназначенного для самолётов вместимостью до 20 пассажиров, и начале работ по сертификации.

Финансирование и партнёрства

ZeroAvia привлекла значительные инвестиции от ряда крупных корпораций и венчурных фондов. Среди инвесторов — British Airways, United Airlines, Airbus, Shell, Breakthrough Energy Ventures (фонд Билла Гейтса) и другие. Общий объём привлечённого финансирования к началу 2024 года превысил 300 миллионов долларов США.

Компания заключила партнёрские соглашения с производителями самолётов (De Havilland Canada, Textron Aviation), авиакомпаниями (American Airlines, Alaska Air Group) и поставщиками водорода (Air Products, Plug Power). В 2023 году ZeroAvia объявила о планах по строительству завода по производству водородных топливных элементов в Калифорнии.

Технология

Принцип работы

Силовая установка ZeroAvia основана на водородных топливных элементах (PEMFC — Proton Exchange Membrane Fuel Cell). Водород из криогенного бака или композитного баллона под высоким давлением подаётся в топливный элемент, где вступает в реакцию с кислородом из воздуха. В результате электрохимической реакции вырабатывается электричество, вода и тепло. Электричество питает электродвигатели, вращающие воздушные винты.

Ключевое отличие от аккумуляторных батарей — высокая удельная энергоёмкость водорода (около 120 МДж/кг против 0,5–1,0 МДж/кг у литий-ионных аккумуляторов). Это позволяет обеспечить дальность полёта, сопоставимую с традиционными авиационными двигателями, при нулевых выбросах углекислого газа (CO₂) и оксидов азота (NOₓ).

Компоненты системы

• Топливные элементы: Стек из нескольких сотен ячеек, вырабатывающий постоянный ток напряжением 400–800 В.
• Электродвигатели: Высокоэффективные синхронные двигатели с постоянными магнитами, мощностью от 200 до 600 кВт.
• Система хранения водорода: Композитные баллоны типа IV (с полимерным лайнером) под давлением 350–700 бар или криогенные баки для жидкого водорода (LH₂).
• Система управления: Цифровой контроллер, регулирующий подачу водорода, температуру и влажность топливных элементов, а также управляющий электродвигателями.

Модели силовых установок

ZeroAvia разрабатывает линейку двигателей для различных типов самолётов:

• ZA-600: Мощность 600 кВт (800 л.с.). Предназначен для региональных самолётов вместимостью до 20 пассажиров (например, Dornier 228, Twin Otter, Cessna 208 Caravan). Ожидаемая дальность полёта — до 500 км.
• ZA-2000: Мощность 2 МВт (2700 л.с.). Разрабатывается для турбовинтовых самолётов вместимостью до 80 пассажиров (например, ATR 72, Dash 8). Ожидаемая дальность — до 1000 км.
• ZA-5000: Мощность 5 МВт (6700 л.с.). Планируется для узкофюзеляжных реактивных самолётов (например, Boeing 737, Airbus A320). Разработка находится на ранней стадии.

Применение

Региональная авиация

Первоочередной рынок ZeroAvia — региональные авиаперевозки. Компания нацелена на замену турбовинтовых двигателей на маршрутах протяжённостью до 500–1000 км. По оценкам ZeroAvia, такие маршруты составляют около 30% всех коммерческих авиарейсов в мире. Водородные двигатели, по заявлениям компании, позволят снизить эксплуатационные расходы на 30–50% за счёт более низкой стоимости топлива (при условии дешёвого «зелёного» водорода) и меньшего количества движущихся частей.

Грузовые перевозки

ZeroAvia сотрудничает с логистическими компаниями (например, DHL, Amazon Air) для разработки водородных силовых установок для грузовых самолётов. В 2023 году компания объявила о планах по модернизации грузового самолёта De Havilland Canada Dash 8-400.

Бизнес-авиация

В 2022 году ZeroAvia подписала соглашение с Textron Aviation о разработке водородного двигателя для самолёта Cessna Citation. Ожидается, что прототип будет готов к 2025 году.

Критика и проблемы

Технические вызовы

• Плотность энергии водорода: Несмотря на высокую удельную энергоёмкость, объёмная плотность водорода (даже в жидком виде) значительно ниже, чем у керосина. Это требует больших баков, что увеличивает массу самолёта и снижает полезную нагрузку.
• Инфраструктура: Отсутствие широкой сети заправочных станций для водорода в аэропортах. Строительство криогенных хранилищ и электролизёров требует значительных капиталовложений.
• Сертификация: Авиационные власти (FAA, EASA) не имеют устоявшейся процедуры сертификации водородных топливных элементов. ZeroAvia вынуждена разрабатывать новые стандарты безопасности, включая защиту от утечек водорода и пожаров.

Экономические аспекты

• Стоимость «зелёного» водорода: На 2024 год стоимость водорода, полученного из возобновляемых источников, в 2–3 раза выше, чем у авиационного керосина. ZeroAvia рассчитывает на снижение цены по мере масштабирования производства.
• Конкуренция: Другие компании (Universal Hydrogen, H2Fly, Airbus ZEROe) также разрабатывают водородные двигатели. Кроме того, существуют альтернативные технологии декарбонизации авиации, такие как синтетическое топливо (e-fuel) и гибридные системы.

Экологические риски

• Выбросы водяного пара: Водородные топливные элементы выделяют воду, которая на большой высоте может образовывать инверсионные следы, способствующие парниковому эффекту. Масштаб этого эффекта остаётся предметом исследований.
• Производство водорода: Если водород получается из природного газа (серый водород), выбросы CO₂ могут быть выше, чем при использовании керосина. ZeroAvia делает ставку на «зелёный» водород, но его доля в мировом производстве на 2024 год составляет менее 1%.

Перспективы

ZeroAvia планирует начать коммерческую эксплуатацию двигателя ZA-600 к 2025 году, а ZA-2000 — к 2027 году. Компания также работает над созданием собственной инфраструктуры для производства и распределения «зелёного» водорода. В 2023 году ZeroAvia объявила о партнёрстве с аэропортом Лондон-Станстед для строительства водородной заправочной станции.

В долгосрочной перспективе компания ставит цель к 2040 году обеспечить водородными двигателями 50% мирового парка коммерческих самолётов. Однако достижение этой цели зависит от решения технических, экономических и регуляторных проблем, а также от глобальной политики по декарбонизации авиации.

Источники

• Официальный сайт ZeroAvia (zeroavia.com)
• «ZeroAvia completes world first hydrogen-electric flight» — BBC News, 2020
• «Hydrogen aviation: ZeroAvia’s plan to decarbonise flight» — FlightGlobal, 2023
• «ZeroAvia raises $115 million for hydrogen-electric engines» — Reuters, 2022
• «The challenges of hydrogen aviation» — Aviation Week, 2024
• «ZeroAvia partners with Airbus and United Airlines» — Bloomberg, 2021
• «Hydrogen fuel cells vs batteries: the energy density debate» — ScienceDirect, 2023