الطائرات الهيدروجينية: مستقبل الطيران المستدام

يواجه قطاع الطيران العالمي ضغوطاً متزايدة للحد من تأثيره البيئي، إذ تسعى الحكومات والشركات إلى تحقيق أهداف خفض الانبعاثات المتفق عليها في اتفاق باريس والالتزام بجدول زمني للوصول إلى صافي انبعاثات صفرية بحلول منتصف القرن. وبينما توفر الطائرات الكهربائية حلاً جزئياً لمسافات قصيرة، يبرز الهيدروجين كخيار طويل المدى للطيران التجاري. الهيدروجين، باعتباره حامل طاقة كثيفاً وخالياً من الكربون عند استخدامه مع خلايا الوقود، يَعِد بتقليل الانبعاثات بشكل جذري مقارنة بالوقود التقليدي، مما يفتح الباب أمام ثورة في تصميم الطائرات وأنظمة الدفع.

كيف تعمل الطائرات الهيدروجينية

تعتمد الطائرات الهيدروجينية على تقنيتين أساسيتين. الأولى هي خلايا الوقود، حيث يتم تمرير الهيدروجين إلى خلية كيميائية يتفاعل فيها مع الأكسجين لإنتاج كهرباء وماء. هذه الكهرباء تغذي المحركات الكهربائية التي تدير المراوح أو المراوح النفاثة، وتوفر رحلة هادئة وصديقة للبيئة. الثانية هي حرق الهيدروجين مباشرة في محرك معدل مشابه لمحركات التوربينات الغازية، وهذه الطريقة لا تتخلص تماماً من الانبعاثات بسبب إنتاج أكاسيد النيتروجين، لكنها تخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون إلى الصفر. يتطلب كلا الخيارين تخزين الهيدروجين في خزانات معزولة؛ إما في شكل سائل مبرد إلى -253 درجة مئوية أو في شكل غاز مضغوط. ويشكل تصميم هذه الخزانات وتوزيعها داخل هيكل الطائرة أحد التحديات التقنية الرئيسية.

توجد عدة نماذج أولية قيد التطوير حالياً. شركة Beyond Aero الفرنسية تعمل على طائرة BYA-1 التي تستهدف سوق الطائرات التنفيذية الصغيرة. من المقرر أن تحمل هذه الطائرة ستة ركاب وتمتد لمسافة نحو 800 ميل بحري بفضل محركات كهربائية تعتمد على خلايا وقود هيدروجينية، وقد كشفت الشركة عن نتائج اختبارات نفق هوائي تؤكد فاعلية التصميم وتزويد الخزانات خارج جسم الطائرة لزيادة الأمان. كما أعلنت «إيرباص» عن مشروع «بلو كوندور» الذي يهدف إلى اختبار احتراق الهيدروجين في محركات طائرات معدلة، ومن المزمع إجراء أول رحلة تجريبية في عام 2026 باستخدام طائرة إيه 380 مزودة بخزان هيدروجين على متنها. أما شركة ZeroAvia الأميركية فقد أجرت رحلات تجريبية لطائرة دورنير 228 ذات 19 مقعداً تعمل بخلايا وقود هيدروجينية، وتعمل حالياً على تطوير وحدات دفع بقوة 1.2 ميغاواط لطائرات إقليمية أكبر.

تحديات وفرص

على الرغم من التفاؤل، هناك تحديات هائلة أمام تبني الطائرات الهيدروجينية على نطاق واسع. تكمن إحدى العقبات في البنية التحتية؛ فالمطارات تحتاج إلى مرافق لإنتاج الهيدروجين الأخضر أو تخزينه ونقله وتزويد الطائرات به بأمان، وهو ما يتطلب استثمارات ضخمة وتنسيقاً بين شركات الطيران وموردي الطاقة والحكومات. كما أن تكلفة الهيدروجين الأخضر لا تزال مرتفعة مقارنة بوقود الطائرات التقليدي، على الرغم من التوقعات بانخفاضها مع التوسع في إنتاج الطاقة المتجددة. علاوة على ذلك، تواجه الشركات تحديات هندسية فيما يتعلق بوزن الخزانات وتأثيرها على تصميم هيكل الطائرة ومدى الرحلة، فضلاً عن ضرورة الحصول على موافقات تنظيمية صارمة لضمان السلامة.

لكن هذه التحديات تمثل أيضاً فرصاً. فالهيدروجين لا يصدر ثاني أكسيد الكربون عند استخدامه في خلايا الوقود، وتنتج عنه مياه يمكن إعادة استخدامها داخل الطائرة أو التخلص منها بأمان. انخفاض الضوضاء الناتجة عن المحركات الكهربائية يعزز إمكانية استخدام الطائرات الهيدروجينية في المطارات الحضرية ذات القيود الصارمة على الضوضاء. كما أن تطوير قطاع جديد بالكامل من إنتاج الهيدروجين وتخزينه وتوزيعه يمكن أن يخلق وظائف جديدة ويشجع على الابتكار في مجالات البطاريات وخلايا الوقود ومواد العزل الحراري.

يتوقع العديد من الخبراء أن تكون الطائرات الهيدروجينية مناسبة في البداية للرحلات الإقليمية قصيرة ومتوسطة المدى بحلول ثلاثينيات القرن الحادي والعشرين، حيث تتطلب هذه الرحلات حمولة أقل ومسافات أقصر. أما الرحلات الطويلة عبر المحيطات فستحتاج إلى حلول أكثر تعقيداً وربما مزيجاً من الوقود المستدام والهيدروجين، أو تقنيات هجينة تعتمد على محركات كهربائية ومولدات احتراق. ومع ذلك، فإن استثمارات الشركات الكبرى مثل إيرباص وبوينغ في هذا المجال تشير إلى قناعة متزايدة بأن الهيدروجين سيكون أحد أعمدة الطيران الخالي من الكربون في النصف الثاني من القرن.

في الوقت الحالي، تبقى هذه المشاريع في مرحلة البحث والتطوير والتجريب. لكن نجاح الرحلات التجريبية وتعهد الحكومات بتقديم حوافز لتطوير الهيدروجين الأخضر يدفع الصناعة نحو تبني هذه التكنولوجيا. كما تلعب التشريعات دوراً مهماً في تحفيز الطلب؛ فبعض الدول الأوروبية تدرس فرض حد أقصى للانبعاثات لكل مسافر أو فرض ضرائب على الوقود الأحفوري، مما يعزز الجدوى الاقتصادية للطائرات الهيدروجينية.

ختاماً، تمثل الطائرات الهيدروجينية خطوة جريئة نحو مستقبل طيران أكثر استدامة لكنها ليست حلاً سحرياً لجميع التحديات المناخية. النجاح يتطلب تعاوناً وثيقاً بين صناعة الطيران وقطاعات الطاقة والحكومات والمستثمرين لتوفير التمويل والتشريعات والمرافق المناسبة. ومع تزايد الابتكارات في خلايا الوقود وتخزين الطاقة وخفض تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر، يبدو أن هذا الاتجاه سيستمر في النمو ليغير الطريقة التي نسافر بها ويقلص أثرنا البيئي.