Inĝ. Vladimir Bárta
Por ke oni povu plene ekkompreni konsekvencojn de brulaĵkrizo je aviotransporto oni devas dediĉi sin al demando, kiel transiri al aliaj fueloj por avioj. Kontinueco en provizado per naftoproduktoj povas esti jam dum naŭdekaj jaroj grave endanĝerigita ne nur per malaltiĝanta naftoekspluatado, sed ankaŭ per spekuladoj en naftomerkato. Hodiaŭ estas naftoekspluatado konsiderata kiel grava politika armilo inter du politikaj landaroj, kiu influas ne nur flugbiletajn kostojn, sed ankaŭ kostojn de industriaĵoj kaj de la vivbezonoj.
Aviokompanioj kontraŭstaras la brulaĵkrizon per multaj disponoj, precipe per ŝparoj de aviadaj brulaĵmaterialoj (fueloj), per altigado de ŝarĝigo per seĝoj, per uzado de konvenaj aviotipoj, per ŝanĝoj en flughoraroj kaj flugprocedaroj ktp. Relative bone prosperas grandaj aviokompanioj, kiuj ofte renovigas avioparkon por pli modernaj kun pli ŝparivaj motoroj. Ĉe “DLH”, kiu viciĝas inter la plej grandaj bone organizitaj aviokompanioj en la mondo, faras nuntempe elspezojn por fueloj plenajn 25 %-ojn el la sumaj elspezoj, kio estas pli multe ol duobla monsumo je valordekalkulo kaj interezaltiĝo. Karteraj kompanioj fartas malpli bone. Ĉe iuj fuelelspezoj akiras preskaŭ 50 % de sumaj elspezoj.
Sistema penado de aviokompanioj por pli bona ekonomieco montras bonajn rezultojn. Laŭstatistike ekz. “DLH” akiris de la jaro 1972 ĝis 1980 30 procentajn ŝparojn de la fuelo por unito de povumo (personokilometro kaj tunokilometro). Nuntempe, ĉe mallongaj kaj mezlongaj trakoj oni konsumis je 100 personkilometroj dum aviotransporto 7.92 l da fuelo, sed en aŭtomobila transportado 8.45 l (ĉe relative malalta okupiteco 1.6 personojn je unu aŭtomobilo).
Simile kiel ĉe usonaj aviokompanioj oni en “DLH” akiris fuelŝparojn precipe per malpliigo de veturrapido. Ĉe la aeroplana tipo “DC-10” el M=0.84 je M=0.82, ĉe “B-727” el M=0.82 je M=0.80, ĉe “City Jet B-737” el M=0.76 je M=0.74. Tiu ĉi malpliigo de veturrapido je nuraj M=0.02 alportis fueloŝparojn je 2-4.5 % laŭ la aviotipo.
Krom la fueloŝparoj akiritaj per speciala funkciadmaniero de avio motoroj (dum ruliĝo, ekflugo kaj flugatendado), ankaŭ per elekto de alternativa aerodromo en kazo de malfavoraj kondiĉoj sur aerodromoj planitaj, povus esti influa faktoro en fuelŝparoj. Pli perfekta borta ekipaĵo ekz. por ebligo de alteriĝo ĉe kondiĉoj III.A de meteorologiaj limitoj de ICAO — eĉ se tio estas tre elspeza afero — montras, ke tio validas, ĉar ĉiu alternativa alteriĝo ne nur malagrablas, sed estas ankaŭ tre elspeza afero.
Ĉe renovigo de avioparko necesas prikonsideri ankaŭ manieron de plenumado de inspektoj kaj ĝeneralaj riparoj de avioj. Modernaj aviotipoj ne havas difinitajn tempodaŭrojn por ŝanĝo de aviokompletoj, aparatoj kaj partoj, sed maintenado pasas kontinue je bazo de konstatita stato de funkciada reliabileco de ĉiuj gravaj konstrukompletoj, sistemoj kaj unuopaj aparataroj, helpe de diagnozaj aparatoj. Bone plenumata maintenado kaj organizo de liverado de avioanstataŭaĵoj havas unue influon je multflanka taga utiligo de avioj, due je fuelokonsumo mem. Dum ĉirkaŭ 1000 flugitaj horoj plialtiĝas fuelkonsumo je proksimume 6 % kaj eksteraj influoj povas altigi fuelkonsumon je pliaj 6 %. En la aviokompanio “DLH” ekzemple malbone hermetita pordo ĉe “B-747 Jumbo” ne endanĝerigis sekurecon de ĝia funkciado, sed igis pli altan aerreziston pro pli dika turbulenca ĉesurfaca tavolo kaj per tio ankaŭ plialtigitan fuelkonsumon en valoro de 51 000 DM unu aeroplano jare. Alia ekzemplo — nekorekta ĝustigo de direktado je nure duongrado igis kreskon de fuelkonsumo je 105 000 DM, transkalkulita je unu aeroplano jare.
Se maĥmetro dum flugo indikas valoron je nura M=0.01 malpli alta ol estas la realaĵo, poste flugas aeroplano en granda alto per veturrapido je 11 km/h pli alta, kio evidentiĝas ĉe la aviokompanio per 514 000 DM ĉe unu aeroplano jare.
Oni povus nomi pluajn faktorojn, kiuj plialtigas fuelan malŝparadon, sed ni konsciu pri tio, ke neprecize plenumata tenado povas konsiderinde influi funkciadan ekonomion.
Evoluigo de novaj pli ŝparivaj aviaj pelunuoj ne montras ĝis nun ian malplialtiĝintan tendencon. Iuj aviokompanioj anstataŭigas malpli novajn pelunuojn per novaj, pli ŝparivaj, eĉ se investaj elspezoj altas. Nune oni projektas aviomotorojn, kiu fine de okdekaj kaj komence de naŭdekaj jaroj devas atingi pluajn ĉirkaŭ 15 % da fueloŝparoj, kompare kun la nunaj. Tiuj ĉi pelunuoj povos utiligi ne nur la fuelon de la tipo “Jet A” sed post reĝustigo ankaŭ la novan sintetikan fuelon “Synjet”, por kies fabrikado oni uzados materialojn kiel karbo, naftoargilo, naftoardezo ktp.
Utiligo de la fuelo “Synjet” estas planata nur portempe por 20 ĝis 30 jaroj (vidu la grafikaĵon). Ĝis fino de tiu ĉi jarcento oni devas konstrui fuelfarejojn, postulantaj altajn investajn elspezojn. Ankoraŭ pli altajn elspezojn kaj pli longan tempon por solvi la fabrikan teknologion kaj por konstruado de la fabrikoj postulos enkondukon de likva hidrogeno “LH2”, de la fuelo, kiu montriĝas kiel la plej taŭga anstataŭaĵo de fuelo (la aviada petrolo), laŭ la vidpunktoj de trafiksekureco kaj de sufiĉaj materialaj fontoj. Granda avantaĝo de “LH2” estas, ke ne malpurigas la vivmedion. Ĝia prezo estos probable pli alta ol nuntempa kosto de la fuelo “Jet A”.
En Usono oni planas fuelon anstataŭigi per “Jet A” kaj dum 15 jaroj ĝin anstatŭigi per la fuelo “Synjet”, la sintetika fuelo, kiu kapablus peli ankaŭ nuntempajn turbinajn motorojn. Tion komunikis prezidanto de SAE (Society of Automotive Engineers) W. M. Hawkins en Los Angeles dum kosmonaŭtika ekspozicio en 1980. Vere, jam alproksimiĝis tempo, kiam monda naftoproduktado akiros sian supron kaj poste pli kaj pli malaltiĝados. Oni prognozas tiun ĉi tempon por jaroj 1985-1995. Tial ne estas multe da tempo por enkonduko de la fuelo “Synjet”. Ĝi estas dume unusola, teknike kaj ekonomie konvena anstataŭaĵo por “Jet A”. Nova kompanio “USFC” (United States Synthetic Fuels Corporation) planas ĝian fabrikadon. En 1978 en Usono estis konsumitaj 53 milionoj da tunoj de fuelo “Jet A”. Por ke oni povu anstataŭigi tian multon per la fuelo “Synjet”, oni devus konstrui 110 farejojn por likvidigo de karbo kaj naftoardezo, ĉiun kun kapacito de 57 mil bareloj tage, kio estas proksimume 10 mil tunoj da sintetika nafto (“Syncrude”). Tio postulos elspezojn en alto de 150 — 300 miliardoj da dolaroj. Ĉiuj farejoj konsumos sume 3 300 000 tunojn da karbo tage. Tiu ĉi kvanto estas 170 % de nuntempa taga produkto de karbo en Usono. Tial oni ne povas longtempe kalkuli kun provizado per “Synjet”. La kompanio “USFC” ricevis de la registaro por realigo de tiu ĉi plano 20 miliardojn da dolaroj. Krom evoluigo de “Synjet” la kompanio “USFC” devas okupiĝi per evoluigo de likva hidrogeno “LH2” Oni supozas, ke ĝis plena utiligo estos realigita nur post 30-40 jaroj (vidu la grafikaĵon). Por apogo de la laboro de “USFC” oni starigis konsorcion “AHEG” (Ad hoc executive group) kompilita dume el ekspertoj el Usono, Japanio, Saudi-Arabio, Kanado, Francio, FRG, Anglio kaj Belgio, kies celo estos aliĝi al la esplorado kaj evoluigo de “LH2”. La unua tasko de la konsorcianoj estos konvinkado de registaranoj de unuopaj ŝtatoj pri neceso finance kontribui por enkonduko de la likva hidrogeno LH2.
“AHEG” nun disponas pri 73 600 000 dolaroj. Provizore devas esti unu aeroplano “Lockheed Tristas L-1011” modifota per pelado per “LH2” por kontroli supozatajn funkciadajn parametrojn kaj por spertiĝo.
Ekzistas pluraj motivoj por anstataŭigo de nuntempa fuelo de la tipo “Jet A” unuafaze per “Synjet” kaj poste per fuelo “LH2”.
Dum geologia historio de Tero parto de organika materio ŝanĝiĝis en kondiĉoj de neplena oksidado je trovejoj de fosiliaj brulaĵoj (karbo, nafto, gaso), kies provizoj estas limigitaj kaj nerenovigeblaj. Dum la naturo kreadis la naftoprovizon dum milionoj da jaroj, la homo kapablas elĉerpi ĝin dum kelkaj jardekoj. Plie, dum tridek lastaj jaroj oni tre malŝparis tiun ĉi multekostan krudmaterialon.
En periodo post la dua mondmilito havis la malkara araba nafto grandan partoprenon je rapida ekonomia kresko de vico de okcidentaj ŝtatoj. De la jaro 1973, ekde kiam komencis ŝtatoj de “OPEC” (Organisation of Petroleum Exporting Countries) plialtigadi prezojn de nafto el 2.5 US dolaroj por barelo je nunaj 40 dolaroj, komencis naftodependaj industrifakoj malprogresadi.
Nafto kaj tergaso estas kiel brulaĵoj tre avantaĝaj el vidpunkto de alta energia enhavo, relative facila ekspluatado kaj facila manipulado. Ili ĝis la jaro 1973 karakteriĝis per relative granda malkareco, kaj iĝis tuj nemalhaveblaj en la tutmonda ekonomiko. Plie nafto kaj gaso ne estas nur energifonto, sed ili larĝe partoprenas en kemia produktado de plastoj kaj sintezaj biomaterialoj.
En aviada transportado de evoluiĝantaj industriaj landoj oni konsumas 3 % el suma naftoekspluatado. Se aliaj surteraj transportadoj transirus je aliaj brulaĵoj (karbo, nukleoenergio ktp.), restus por aviado ankoraŭ sufiĉa rezervo de nafto dum pluraj jardekoj. Alternativaj fueloj, kiuj laŭ nuntempaj esploroj promesas la plej grandajn esperojn por avioj estas sinteza petrolo, keroseno “Synjet” kaj likva hidrogeno “LH2”.
La fuelon “Synjet” eblas fabriki el karbo, oleecaj aŭ gudraj sabloj. Sufiĉaj naturrezervoj en la mondo kaj tio, ke la purigita produkto povas rekte anstataŭigi konvenciajn fuelojn donas al “Synjet” allogajn eblojn.
Provizojn de karbo oni taksas por 2 aŭ 3 jarcentoj, sed naftoprovizojn nur por 30 ĝis 50 jaroj, gasprovizojn por kelkaj jardekoj. Taksado de mondaj provizoj de fosiliaj brulaĵoj ne estas sufiĉe fidinda, ĉar oni ankoraŭ ne trovis ĉiujn brulaĵtrovejojn, precipe en la oceanoj.
Hidrogeno estas gaso, kiun oni ŝpare povas utiligi por aviotransportado nur en likvigita formo. La likvigo ekestas ĉe temperaturo 20 °K, do ĉe -253 °C. “LH2” enhavas 3-oble pli da energio ol la aviada petrolo, sed ĝia malavantaĝo estas, ke ĝi havas konsiderinde pli grandan volumenon.
Se petrolan fuelon oni anstataŭigos per hidrogeno “LH2”, necesos por akiro de la sama povumo nur triono de la fuelo “LH2”. Por tenado de tiu ĉi triono necesas multe pli granda spaco. Rilate al tio oni konsideras, ke aeroplanoj kun pelado per “LH2” havos cisternojn lokigitajn en la fuzelaĝo, ĉar en alojn ili ne enlokiĝus. Karakterizo de tiuj ĉi aeroplanoj estos tial pli longa fuzelaĝo, ol ĉe nuntempaj jetoplanoj.
Kiel ekzemplon eblas doni: “Jumbo Jet” bezonas por flugo sen interalteriĝo el Frankfurt a.M. al San Francisco ĉirkaŭ 130 tunojn da petrola fuelo. La sama aeroplano rekonstruita por pelado de hidrogeno bezonus nur 46 tunojn da fuelo, kio praktika estas ankoraŭ malpli multe, ĉar la ekfluga maso estas ankaŭ malpli granda. 130 tunoj da petrola fuelo prezentas volumenon 162 mkv. Por transportado de la sama kvanto de hidrogena energio necesas volumeno 660 mkv. Por ke ne malaltiĝu seĝara kapacito de la aeroplano, devus esti la fuzelaĝo de “B-747 Jumbo Jet” 10 m plilongigita kaj tiel estus kreita la necesa spaco por hidrogeno.
Laŭ nuntempaj spertoj ŝajnas esti la plej konvena fabrikmaniero de “LH2” elektrolizo, dum kiu akvo disdividiĝas je kemiaj elementoj de hidrogeno kaj oksigeno. Principe tio estas tre facila, sed ankaŭ necesas pli da energio por tiu ĉi procezo ol energion enhavas la fabrikata “LH2”. Tiu ĉi fabrikmaniero estus rentabilitata en kazo de tre malkara elektra energio akva aŭ nuklea, suna aŭ alia. Hodiaŭ estas la plej uzata kaj la plej malkara maniero de fabrikado de hidrogeno per gasigado de karbo.
La koncepto uzi “LH2” kiel fuelon ne estas nova. En duono de jaro 1950 oni en Usono eksperimentis kun modifita aeroplano “B-57” kun motoro pelata de “LH2”. Pri sukcesoj el tiuj ĉi provflugoj informis jam antaŭtempe aviaj ĵurnaloj.
Enkonduko de “LH2” kiel alternativa fuelo por transportoplanoj signifos por aerodromoj konsiderindajn ŝanĝojn. Teknikaj kaj sekurigaj problemoj de transportado kaj tenado de la fuelo kaj refueligado de avioj per likva hidrogeno ne estas ĝis nun kontentige solvitaj. Likvigado kaj tenado de “LH2” postulos grandajn spacojn.
Ŝanĝon de avioparko je pelado per “LH2” oni taksas por periodo de 15-20 jaroj. Oni konsideras, ke unuavice oni rekonstruos longdistancajn transportoplanojn dume la kurtdistancoj uzados provizore “JetA” aŭ “Synjet”.
En multaj studoj, kiuj analizas estontan mankon de konvencia reaktiva brulaĵo el nafto, oni asertas, ke kun “LH2” estas aertrafiko malpli brua kaj por la sama povumo necesas malpli grandaj kaj malplipezaj motoroj. Tiaj aeroplanoj kapablus ekflugi el malpli longaj ekflugaj dromoj kaj konsumus malpli multajn tunojn da fuelo ol same grandaj jetoplanoj pelataj de “JetA”.
Neniaj ŝanĝoj en konstruo de avioframoj, aviomotoroj kaj aerodroma ekipaĵo; malaltaj elspezoj kaj avantaĝa fabrikado precipe el naftoardezoj.
Ĝenerala utiligo; pli alta sekureco; minimuma aermalpurigo; malaltigita bruo; avantaĝoj operaciaj elspezoj estonte eĉ dum kresko de karbo-kostoj; konsiderinda plibonigo en trafikelspezoj kaj en energiutiligo post ekrego de direktado de ĉesurfaca tavolo per fridado de edroj; malpli granda aviomaso kaj malpli granda spano favore influos trafikon de aerodromoj; vivdaŭro de aviomotoroj plilongiĝos.
Provizoj de fosiliaj brulaĵoj influos tempodaŭron de ĝia utiligo; pli alta aermalpurigo; pli granda bruo; neceso de certa rearanĝo de aerodromoj; pli altaj trafikelspezoj.
Ĝi postulas novan infrastrukturon de aerodromoj; novan mastrumadon kun fueloj kaj instrukursojn por la personaro; en ŝtatoj, kiuj ne havas provizojn de fosiliaj brulaĵoj estos “LH2” relative kara; pli granda specifa volumeno.
Utiligo de “LH2” ebligus preskaŭ plenan redukton de malutilaj brulaĵaj elblovgasoj. La ĉefa produkto de elblovgasoj el la motoro estas akvovaporo kun malgranda procento de nitrogenoksido, estiĝanta dum bruligo de hidrogeno en aero. Granda avantaĝo de “LH2” estas, ke anstatŭos fuelon kun malpli alta energia procento. En konsekvenco de kio estas hidrogenoplanoj (la aeroplanoj pelataj de hidrogeno) dum aertrafiko pli ekonomiaj kaj povas havi longajn ĝisflugojn, kio avantaĝe montriĝus ĉe supersonaj transportoplanoj.
Eblas do diri, ke “LH2” provizore ŝajnus esti plej klonvena fuelo de estonteco, kiu aperos post elĉerpo de “Synjet” el karbo kaj oleecaj ardezoj, sed ne pli frue ol en estonta jarmilo.
Fonto: SAEST 1982. 65.
STEB: http://www.eventoj.hu