Đầu tiên là Toyota, giờ đến NASA — Hydro và “hơn thế nữa”, nhưng không dành cho ô tô

Ảnh: NASA Technology Transfer Program

NASA đang hướng tới nhiều hơn là chỉ hydro để thúc đẩy tương lai hàng không. Dù hydro đã gắn liền với các phương tiện không phát thải như của Toyota, NASA lại kết hợp hydro với một ý tưởng động cơ lai hoàn toàn mới có thể giúp khử carbon bầu trời.

Được phát triển trong khuôn khổ sáng kiến do NASA tài trợ, động cơ Hydrogen Hybrid Power for Aviation Sustainable Systems (Hy2PASS) nhắm tới các chuyến bay bền vững. Khác với ô tô dùng hydro để vận hành bánh xe, hydro nay sẽ “chắp cánh” cho máy bay cất cánh không phát thải.

NASA tái tưởng tượng động cơ

Các mô hình lai truyền thống thường kết hợp hydro với tua-bin khí. Tầm nhìn của Hy2PASS là tái định nghĩa cách hydro và tua-bin khí tương tác.

Khi máy nén không còn gắn trực tiếp với tua-bin, tổn thất năng lượng sẽ được giảm thiểu. Máy nén sẽ được cấp điện từ pin nhiên liệu, loại bỏ tổn thất do ma sát và nhiệt. Đặc biệt, máy nén cũng sẽ cấp oxy cho cực dương của pin nhiên liệu, tạo thành một vòng khép kín hiệu quả.

Nhờ tách rời này, máy nén có thể hoạt động ở nhiều mức áp suất khác nhau, không phụ thuộc vào tốc độ tua-bin, cho phép kiểm soát chính xác và giảm lãng phí năng lượng. Sản phẩm phụ duy nhất là nước, khiến Hy2PASS trở thành một hệ thống không phát thải.

Thay đổi thiết kế máy bay

Tái định nghĩa động cơ cũng đồng nghĩa phải tái thiết kế toàn bộ máy bay. Các dòng máy bay trong tương lai phải được thiết kế lại để tích hợp với hệ thống năng lượng mới này.

Với sự hỗ trợ mạnh mẽ từ chương trình Innovative Advanced Concepts (NIAC) của NASA, TS. Phillip Ansell (Đại học Illinois Urbana-Champaign) dẫn dắt dự án. Ông nhấn mạnh mục tiêu cuối cùng là tái nghĩ cách máy bay được vận hành và tích hợp. Khi khả năng động cơ phù hợp với quỹ đạo bay, việc cắt giảm năng lượng toàn diện mới có thể đạt được.

Cách tiếp cận này có thể giúp tạo ra các loại máy bay nhẹ hơn, vận hành tiết kiệm hơn, trong khi vẫn đảm bảo an toàn và hiệu suất cao.

Hydro trong vai trò nào?

Hydro đang có vị thế không đồng nhất trong lĩnh vực năng lượng sạch. Một số hãng xe như Toyota (cùng Mazda và Subaru) tiếp tục đầu tư cho xe hydro, trong khi nhiều bên khác tỏ ra hoài nghi. Tuy nhiên, với Hy2PASS, NASA đang đưa hydro trở lại trung tâm của tầm nhìn hàng không bền vững.

Khác với pin điện quá nặng, pin nhiên liệu hydro được xem là giải pháp khả thi hơn cho các chuyến bay đường dài. Nếu tích hợp vào hệ thống xử lý không khí của Hy2PASS, hydro có thể tạo nên động cơ vượt trội hơn so với động cơ phản lực truyền thống – cả về vận hành lẫn môi trường.

Dù còn ở giai đoạn sơ khai, Hy2PASS có thể trở thành kim chỉ nam cho ngành hàng không xanh hơn. Hydro đang chứng minh rằng nó không chỉ cần thiết cho ô tô, mà còn cho cả bầu trời.