ตลาดท่าเทียบเรือวัสดุผสม: สนามภาชนะรับความดัน

เป้าหมายระดับโลกในการบรรลุเป้าหมายการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ภายในปี 2593 กำลังผลักดันการเติบโตอย่างรวดเร็วของภาชนะรับความดันคอมโพสิต

รูปภาพ
ภาชนะรับความดันคอมโพสิต

ถังเก็บก๊าซความดันสูงเป็นหนึ่งในตลาดที่ใหญ่ที่สุดและเติบโตเร็วที่สุดสำหรับวัสดุผสมขั้นสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งวัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์ที่พันเส้นใย แม้ว่าจะสามารถใช้ในเครื่องช่วยหายใจชนิดมีถังอากาศในตัวและเพื่อจัดเก็บออกซิเจนและก๊าซสำหรับยานบิน แต่ตลาดปลายทางหลักคือก๊าซโพรเพนเหลว (LPG) ก๊าซธรรมชาติอัด (CNG) ก๊าซธรรมชาติหมุนเวียน (RNG) และไฮโดรเจน (H2) ที่เก็บข้อมูล ในขณะที่ถังก๊าซหุงต้มใช้ในรถยนต์ มีความต้องการเพิ่มขึ้นในตลาดการปรุงอาหารและการทำความร้อนในประเทศกำลังพัฒนา

ระบบเชื้อเพลิง เช่น ก๊าซธรรมชาติอัด (CNG) ก๊าซธรรมชาติหมุนเวียน (RNG) และไฮโดรเจน (H2) ถูกนำมาใช้มากขึ้นในรถยนต์ รถโดยสารประจำทาง รถตู้ และสถานีบริการน้ำมันสำรองหรือการขนส่งจำนวนมากที่ไซต์อุตสาหกรรม ในการใช้งานยานพาหนะ สิ่งเหล่านี้ ถังเก็บน้ำมันเชื้อเพลิงเป็นส่วนสำคัญของระบบส่งกำลังที่สะอาดและไม่ปล่อยมลพิษซึ่งช่วยลดหรือทดแทนน้ำมันเบนซิน ดีเซล และน้ำมันเครื่องบิน นอกจากนี้ ระบบส่งกำลังเหล่านี้ยังให้ทางเลือกฟรีสำหรับรถยนต์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ เชื้อเพลิง

ภาชนะรับความดันมี 5 ประเภท:

ประเภทที่ 1: การก่อสร้างด้วยโลหะทั้งหมด มักจะเป็นการก่อสร้างด้วยเหล็ก

ประเภทที่ 2: โลหะส่วนใหญ่ที่มีเส้นใยแบบห่วง มักจะเป็นเหล็กหรือโลหะอะลูมิเนียมและวัสดุผสมไฟเบอร์กลาส ภาชนะบรรจุโลหะจะรับน้ำหนักทางโครงสร้างพอๆ กับวัสดุผสม

ประเภท III: ซับในโลหะถูกห่อหุ้มด้วยวัสดุผสมอย่างสมบูรณ์ โดยปกติแล้ววัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์จะพันรอบซับในอะลูมิเนียม และวัสดุผสมจะรับภาระโครงสร้าง

ประเภทที่ 4: โครงสร้างผสมทั้งหมด โดยปกติถังด้านในทำจากโพลีเอไมด์ (PA) หรือโพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) ถังด้านในพันด้วยคาร์บอนไฟเบอร์หรือวัสดุผสมผสมคาร์บอนไฟเบอร์/ใยแก้ว และวัสดุผสม วัสดุรับน้ำหนักโครงสร้างทั้งหมด

Type V: ไร้ซับใน, โครงสร้างแบบผสมทั้งหมด

ตามเนื้อผ้า Type I ถือหุ้นมากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ของตลาด แต่สิ่งนี้เกิดขึ้นได้จากการขายภาชนะรับความดัน Type III และ Type IV ที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการลดน้ำหนักจากวัสดุคอมโพสิตและประสิทธิภาพการจัดเก็บก๊าซอัดที่ดีขึ้นเริ่มเปลี่ยนไป Type V ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นและตอบสนองความต้องการของการใช้งานในอวกาศเป็นหลัก ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมอวกาศใหม่ นี่เป็นประเภทผลิตภัณฑ์ที่ควรค่าแก่การให้ความสนใจ ตัวอย่างเช่น ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2563 บริษัท Infinite Composites Technologies (ICT) ของสหรัฐฯ ได้พัฒนาถังเก็บความเย็นรูปตัววี A ทรงกลม ซึ่งใช้ในการจัดเก็บสารขับดันของเหลวไครโอเจนิกบนยานส่งอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยจรวด ถังไครโอสเฟียร์อีพ็อกซี่คาร์บอนไฟเบอร์แบบไร้ซับในนี้ผลิตขึ้นโดยใช้การม้วนเส้นใยและกระบวนการบ่มในเตาอบอุตสาหกรรม

ตัวขับเคลื่อนตลาดและอัตราการเติบโต

ตัวขับเคลื่อนหลักของตลาดนี้คือความมุ่งมั่นที่เพิ่มขึ้นทั่วโลกในการลดผลกระทบต่อสภาพอากาศโดยการเปลี่ยนจากเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นเชื้อเพลิงหมุนเวียนที่ลดการปล่อยมลพิษ เช่น CNG, RNG และ H2 เพื่อให้การปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ภายในปี 2593 ตามรายงานใหม่จากสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ "การปล่อยก๊าซสุทธิเป็นศูนย์ภายในปี 2593: แผนงานสำหรับภาคส่วนพลังงานโลก": ความมุ่งมั่นด้านสภาพอากาศที่รัฐบาลได้ทำไว้จนถึงตอนนี้ หากบรรลุผลครบถ้วน ถือว่ายังต่ำกว่าปี 2593 เป้าหมายในการลด การปล่อย CO2 สุทธิที่เกี่ยวข้องกับพลังงานทั่วโลกให้เป็นศูนย์ แทนที่จะเป็นการเปิดโอกาสให้โลกจำกัดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิโลกให้อยู่ที่ 1.5 องศา

เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญว่า นอกเหนือจากพันธกรณีข้างต้น รัฐคอนเนตทิคัต แมรีแลนด์ แมสซาชูเซตส์ นิวเจอร์ซีย์ นิวยอร์ก โอเรกอน โรดไอส์แลนด์ เวอร์มอนต์ และวอชิงตันได้ให้คำมั่นที่จะไม่ผลิตรถยนต์นั่งส่วนบุคคลที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลใหม่ ในขณะเดียวกัน เข้าร่วมกับแคลิฟอร์เนีย โคโลราโด ฮาวาย เมน นอร์ทแคโรไลนา โอเรกอน เพนซิลเวเนีย และดิสตริกต์ออฟโคลัมเบีย เพื่อห้ามการขายยานพาหนะขนาดกลางและหนักรุ่นใหม่ที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล

ในอีกสัญญาณหนึ่งของการเติบโต บริษัทคัมมินส์ อิงค์ ซึ่งตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งผลิตเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) 130 ล้านเครื่องต่อปี ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในรถโดยสารประจำทางและรถบรรทุกขนาดกลางและขนาดใหญ่ ได้ลงทุนในการพัฒนาคลาส รถตู้เซลล์เชื้อเพลิง 8 คันและเครื่องยนต์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2564 คัมมินส์กล่าวว่าภายในสิ้นศตวรรษนี้ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้จะเข้าใกล้ต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) ของเครื่องยนต์ดีเซล และการขนส่งขนาดใหญ่ในอนาคตจะใช้พลังงานจากไฮโดรเจน เซลล์เชื้อเพลิง หรือแบตเตอรี่แทนการใช้น้ำมันดีเซล

ยอดขายรถยนต์ที่ใช้ก๊าซธรรมชาติ (NGV) ทั่วโลกในปี 2563 สูงกว่าที่คาดการณ์ไว้ก่อนหน้านี้ โดยขายได้จริง 29.8 ล้านคัน เทียบกับที่คาดการณ์ไว้ 24.4 ล้านคัน ตามรายงานของ Grandview Research ปี 2564 รายงานยังคาดการณ์ว่ายอดขายในปี 2564 จะอยู่ที่ประมาณ 31 ล้านหน่วย และจะเพิ่มเป็น 38.9 ล้านหน่วยในปี 2561 โดยมีอัตราการเติบโตต่อปี (CAGR) ร้อยละ 3.3 DataIntelo อ้างว่าในตลาดเรือที่ใช้ก๊าซ CNG เรือประเภท I มีสัดส่วนประมาณร้อยละ 55 ของตลาด ในขณะที่เรือประเภท II, ประเภท III และประเภท IV มีสัดส่วนประมาณร้อยละ 25 ร้อยละ 15 และร้อยละ 5 ของตลาดตามลำดับ

Tony Roberts จาก AJR Consulting และ Dan Pichler จาก CarbConsult คาดการณ์ว่าความต้องการคาร์บอนไฟเบอร์ในภาชนะรับความดันคอมโพสิตจะเพิ่มขึ้นจาก 13,100 ตันในปี 2564 เป็น 20,230 ตันในปี 2569 และคาดว่าความต้องการทั้งหมดสำหรับคาร์บอนไฟเบอร์ในปี 2564 จะอยู่ที่ 106,700 ตัน ด้านล่าง ความต้องการคาร์บอนไฟเบอร์ทั้งหมดคาดว่าจะสูงถึง 169{10}t ในปี 2026 Roberts และ Pichler ประมาณการว่าคาร์บอนไฟเบอร์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในภาชนะรับความดันจะเข้าสู่ท่อเคลื่อนที่ (6,900 ตันในปี 2026) และรถโดยสารและ รถตู้ (6400t ในปี 2026)

นอกจากนี้ จากการเปิดตัวรถยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนรุ่นใหม่ทั่วโลก คาดว่าถังเก็บไฮโดรเจนขนาด 700 บาร์แต่ละถังที่มีไฟเบอร์ 60 เปอร์เซ็นต์และน้ำหนัก 5.6 กก. จะใช้คาร์บอนไฟเบอร์ 62-72กก. ภายในปี 2573 ถังเก็บไฮโดรเจนเท่านั้นที่จะต้องใช้คาร์บอนไฟเบอร์ ปริมาณจะถึง 166650t อย่างไรก็ตาม การคาดการณ์สำหรับยานพาหนะเหล่านี้เป็นแบบอนุรักษ์นิยม โดยมีเพียง 1 เปอร์เซ็นต์ของยานพาหนะบรรทุกสินค้าหนัก น้อยกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ของรถบัส และน้อยกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ของรถยนต์ที่คาดว่าจะใช้ไฮโดรเจน

การใช้วัสดุผสมสำหรับภาชนะรับความดัน

ภาชนะรับแรงดันคอมโพสิตประเภท IV สำหรับกักเก็บไฮโดรเจนทำขึ้นโดยการม้วนคาร์บอนไฟเบอร์รอบซับพลาสติกและใช้อีพอกซีเรซิน ซัพพลายเออร์อุปกรณ์วัสดุคอมโพสิตที่ออกแบบและผลิตสายการผลิตถังเก็บไฮโดรเจนแบบครบวงจรแบบอัตโนมัติ ได้แก่ Autonational Composites ในเนเธอร์แลนด์ Engineering Technology ในสหรัฐอเมริกา McClean Anderson ในสหรัฐอเมริกา MIKROSAM ในมาซิโดเนีย และ Roth Composite Machinery ในเยอรมนี อ้างว่าการผลิตถังเก็บไฮโดรเจนสามารถทำได้เร็วขึ้นห้าถึงสิบเท่าด้วยเทคโนโลยีใหม่ของ Rothawin MIKROSAM อ้างว่าลูกค้าของบริษัท JSC DPO Plastik ของรัสเซีย ได้ใช้สายการผลิตที่ใหญ่ที่สุดในโลกสำหรับการผลิตคอนเทนเนอร์ CNG และถังเก็บไฮโดรเจน ซึ่งสามารถม้วนบรรจุได้ 60,000 ตู้คอนเทนเนอร์ต่อปี

Cevotec ของเยอรมนีกล่าวว่าสามารถประหยัดวัสดุได้ 20 เปอร์เซ็นต์และ 20 เปอร์เซ็นต์ในรอบเวลาโดยใช้ระบบ Fiber Patch Placement (FPP) ในพื้นที่โดมของถังความดัน CEO ของ Cevotec อธิบายว่าในการเก็บไฮโดรเจน 1 กก. แรงดันใช้งานในคอนเทนเนอร์จะสูงถึง 700 บาร์ ซึ่งหมายความว่าต้องใช้คาร์บอนไฟเบอร์ประมาณ 10 กก. ซึ่งเป็นอัตราส่วนที่สูงมาก ระบบ FPP สามารถใช้แพทช์คาร์บอนไฟเบอร์ที่ออกแบบมาอย่างพิถีพิถันได้อย่างแม่นยำกับพื้นที่ที่บางครั้งเกิดปัญหาในระหว่างกระบวนการม้วน กล่าวกันว่าระบบ FPP เดียวสามารถเสริมกำลังตู้คอนเทนเนอร์จากเครื่องม้วนหลายเครื่องได้

ในขณะที่ภาชนะความดัน Type IV ส่วนใหญ่ที่ใช้สำหรับการจัดเก็บก๊าซอัดใช้คาร์บอนไฟเบอร์ในการเสริมแรงโครงสร้าง และใยแก้วสำหรับชั้นนอกเพื่อป้องกันความเสียหาย Umoe Advanced Composites (UAC) ของนอร์เวย์ใช้เฉพาะใยแก้วสำหรับภาชนะ Type IV UAC ให้บริการเรือบรรทุกก๊าซ 200-350 คันสำหรับตลาดการขนส่งก๊าซธรรมชาติมากกว่าตลาดยานยนต์ และจะขยายกลุ่มผลิตภัณฑ์ให้รวมเรือบรรทุกก๊าซ 450-500 คันในปี 2022 ตามที่ระบุโดย CEO ของ UAC Øyvind Hamre ใยแก้ว - เรือโพลีเมอร์เสริมแรง (GFRP) มีราคาเท่ากับเรือเหล็ก แต่เบากว่า 70 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับคอนเทนเนอร์ CFRP แม้ว่าคอนเทนเนอร์ GFRP จะหนักกว่า แต่ก็ลดต้นทุนได้ 50 เปอร์เซ็นต์

รูปภาพ
เรือประเภท IV ที่ทำจากวัสดุคอมโพสิตเสริมใยแก้วมีราคาถูกกว่าวัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์และเบากว่าเรือเหล็ก (รูปภาพผ่าน Umoe Advanced Composites)

ถังเก็บไฮโดรเจนในหลายๆ ตลาด

สำหรับ Hexagon Purus ในนอร์เวย์และ NPROXX ในเนเธอร์แลนด์ (บริษัทร่วมทุนในสัดส่วน 50:50 ระหว่าง Cummins และ Cimmaron Composites ในสหรัฐอเมริกา Hanwha ในเกาหลีใต้ได้เข้าซื้อกิจการ บริษัทประกาศในปี 2564 ว่าจะลงทุน 130 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ในอลาบา สหรัฐอเมริกา การจัดจำหน่ายยังเป็นตลาดที่สำคัญสำหรับการสร้างโรงงานผลิตแห่งใหม่ในเมืองโอเปลิกา รัฐแมสซาชูเซตส์

การประยุกต์ใช้ถังเก็บไฮโดรเจนไม่เพียงเพิ่มการเติบโตในตลาดการจัดจำหน่ายเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในด้านรถยนต์ รถบรรทุก การขนส่งทางรถไฟและการขนส่งทางทะเลด้วย “รถตู้บางคันที่สร้างในยุโรปจะขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจน” ไมเคิล ฮิมเมน กรรมการผู้จัดการและหัวหน้าฝ่ายขายของ NPROXX ผู้ผลิตถังเก็บไฮโดรเจนกล่าว ตามข้อบังคับของยุโรป ภายในปี 2573 ผู้ผลิตรถบรรทุก OEM ต้องแน่ใจว่าการปล่อย CO2 ของรถบรรทุกของตนลดลงโดยเฉลี่ย 30 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับระดับปี 2562 ตามข้อเสนอของฮิมเมน รถบรรทุกในยุโรป 5 เปอร์เซ็นต์สามารถใช้พลังงานไฮโดรเจนได้ ซึ่งหมายความว่าจะต้องมีรถบรรทุกไฮโดรเจนรวม 15,000 ถึง 20,{8}} คันทุกปี เขามั่นใจว่าจะสร้างรถตู้ที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนได้ 2,{11}} คันต่อปี โดยเริ่มสร้างในปี 2026-27 และเติบโตขึ้นเรื่อยๆ จากที่นั่น หากยานพาหนะแต่ละคันติดตั้งถังเก็บไฮโดรเจน Type IV 5 ถึง 7 ถัง ภายใน 10 ปี รถบรรทุกขนาดใหญ่อาจต้องการถังเก็บไฮโดรเจน 100000 ถังและคาร์บอนไฟเบอร์ 6,000 ตันต่อปี

ในแง่ของระบบรถไฟ รถไฟพลังไฮโดรเจน Coradia iLint ของอัลสตอมได้ถูกนำไปใช้งานในเยอรมนีแล้ว รถไฟ 14 ขบวนไปยัง Lower Saxony เริ่มวิ่งในปี 2021 และรถไฟ 27 ขบวนไปยังภูมิภาคหลักของ Rhine จะเริ่มในปี 2022 ใช้งานมาหลายปี นอกจากนี้ รถไฟ iLint ยังอยู่ระหว่างการทดสอบในออสเตรียและเนเธอร์แลนด์ ตู้รถไฟสองตู้ใช้ถังเก็บไฮโดรเจน Type IV จำนวน 24 ถัง ซึ่งวางไว้ในช่องหลังคาด้านบนของรถแต่ละคัน ซึ่งมีเซลล์เชื้อเพลิงด้วย Hexagon Composites จัดหาถังเก็บไฮโดรเจนสำหรับรถไฟต้นแบบ โดยอ้างอิงจากถังเก็บที่ใช้งานหนักซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 416 มม. และความยาว 3128 มม. ซึ่งสามารถบรรจุไฮโดรเจนได้ 300 ลิตรหรือ 9 กก. ที่แรงดัน 350 บาร์ ตอนนี้ NPROXX จัดหาถังเก็บไฮโดรเจนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 500 มม. ยาว 2200 มม. และแรงดันกักเก็บ 350 บาร์สำหรับรถไฟ iLint

รูปภาพ
อัลสตอมขายรถไฟพลังไฮโดรเจน Coradia iLint ไปแล้ว 41 ขบวน และกำลังทดสอบขบวนอื่นๆ (รูปภาพโดย Alstom)

รูปภาพ
บริษัทรถไฟฝรั่งเศส SNCF ได้สั่งซื้อรถไฟภูมิภาค Coradia Polyvalent แบบใช้ไฟฟ้าและไฮโดรเจน 12 ขบวน (ภาพโดย Alstom)

รูปภาพ
อัลสตอมกำลังทำงานร่วมกับ Eversholt Rail ในสหราชอาณาจักรเพื่อเปลี่ยนรถไฟฟ้าเป็นรถไฟ Breeze ที่ใช้พลังงานไฮโดรเจน (รูปภาพโดย Alstom)

การพัฒนาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับรถไฟพลังงานไฮโดรเจน ได้แก่ รถไฟ Mireo Plus H ที่มี 2 และ 3 ตู้ที่พัฒนาโดย Siemens ของเยอรมนี ซึ่งจะทดสอบในหลายภูมิภาคของเยอรมนีในช่วง 2023-2024 ในขณะเดียวกัน Hexagon Purus กำลังจัดหาถังเก็บไฮโดรเจน Type IV สำหรับรถไฟ Vittal-One ที่ Talgo ของสเปนจะเริ่มทดสอบในปี 2023 นอกจากนี้ Hexagon Purus จะจัดหาถังเก็บไฮโดรเจนให้กับ Swiss Stadler Rail สำหรับรถไฟ FLIRT ขบวนแรกที่สร้างและทดสอบในสวิตเซอร์แลนด์ จะเข้าประจำการที่เมืองซานเบอร์นาดิโน รัฐแคลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา ในปี พ.ศ. 2567

รูปภาพ
Siemens กำลังพัฒนารถไฟ Mireo Plus H สำหรับการทดสอบใน 2023-2024 (รูปภาพจาก Siemens)

ในแง่ของการขนส่ง Hexagon Purus ได้ประกาศในเดือนมิถุนายน 2564 ว่าจะจัดตั้งบริษัทสาขาใหม่ชื่อ Hexagon Purus Maritime Jørn Helge Dahl ผู้อำนวยการฝ่ายขายและการตลาดของ Hexagon Purus กล่าวว่า "ขณะนี้เราเห็นความต้องการและการดำเนินการของไฮโดรเจนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในตลาดทางทะเล การใช้งานพื้นที่จัดเก็บนอกชายฝั่งเป็นโซลูชั่นที่สมบูรณ์แบบ" ดาห์ลเชื่อว่าอุตสาหกรรมการเดินเรือจะเห็นโครงการที่ลงทุนในภาคส่วนนี้มากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเข้าใกล้ปี 2030 ซึ่งขับเคลื่อนโดยเป้าหมายที่กำหนดโดยองค์การการเดินเรือระหว่างประเทศ (IMO, ลอนดอน, สหราชอาณาจักร) ดำเนินการ โครงการเหล่านี้รวมถึง : เรือใหม่และที่มีอยู่ทั้งหมดต้องลดการปล่อย CO2 ลง 40 เปอร์เซ็นต์ภายในปี 2573 และ 70 เปอร์เซ็นต์ภายในปี 2593 เมื่อเทียบกับปี 2551

ในด้านการบิน ปี 2020 ได้รับความสนใจในไฮโดรเจนอย่างกะทันหัน เนื่องจากรัฐบาลฝรั่งเศสให้ประกันตัวแอร์บัสเนื่องจากผลกระทบจากการแพร่ระบาดของโควิด-19 ในขณะที่กำหนดให้นำเครื่องบินพาณิชย์ที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนออกสู่ตลาดภายในปี 2035 ในช่วงฤดูร้อนปี 2563 แอร์บัสเปิดตัวโครงการ ZEROe ด้วยเครื่องบิน 3 รุ่น โดย 1/3 ของเครื่องบินส่วนหลังใช้เก็บไฮโดรเจนเหลวและต้องมีการควบคุมด้วยความเย็น

อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับอุปกรณ์เทอร์โบในภูมิภาคคือโมดูลถังคู่ที่พัฒนาโดยบริษัท Universal Hydrogen ของสหรัฐฯ ซึ่งใช้เฟรม CFRP "เราจัดหาโมดูลตามต้องการ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีที่เก็บไฮโดรเจน" JP Clarke, CTO ของ Universal Hydrogen อธิบาย "โมดูลเหล่านี้สามารถโหลดขึ้นเครื่องบินได้ด้วยวิธีง่ายๆ เช่นเดียวกับแบตเตอรี่หรืออุปกรณ์ในครัว" บริษัทประกาศในปี 2564 ว่าได้ลงนามในหนังสือแสดงเจตจำนงกับสายการบินระดับภูมิภาค 3 แห่งเพื่อติดตั้งระบบขับเคลื่อนที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนเพิ่มเติมสำหรับเครื่องบินเทอร์โบที่มีอยู่

บริษัท ZeroAvia ของสหรัฐฯ ประกาศในเดือนเมษายน 2021 ว่ากำลังพัฒนา 2-ที่นั่งสำหรับ 50-ที่นั่งของเครื่องบินเจ็ตภูมิภาค

เมกะวัตต์ของระบบส่งกำลังไฟฟ้าไฮโดรเจน บริษัทระดมทุนได้ 24.3 ล้านดอลลาร์ในปี 2564 ซึ่งจะช่วยให้ดำเนินการเชิงพาณิชย์ได้ในปี 2567 และเริ่มให้บริการเครื่องบินพลเรือนระดับภูมิภาคในปี 2569

ความท้าทายของการจัดเก็บไฮโดรเจน

ตู้คอนเทนเนอร์ Type IV ก็ประสบปัญหาร้ายแรงเช่นกัน ต้นทุนของคาร์บอนไฟเบอร์ทำให้ภาชนะเหล่านี้มีราคาแพงมาก ปัญหาสำคัญอีกประการหนึ่งคือความหนาแน่นของพื้นที่จัดเก็บ ในขณะที่ไฮโดรเจนอัดให้พลังงานต่อมวลของน้ำมันเบนซินถึงสามเท่า แต่พลังงานต่อปริมาตรนั้นต่ำกว่ามาก ทำให้ต้องใช้ภาชนะขนาดใหญ่เพื่อทนต่อแรงกดดันสูงที่จำเป็นในการเก็บเชื้อเพลิงให้เพียงพอ จริง ๆ แล้ว ไฮโดรเจนมีความหนาแน่นสูงกว่าในฐานะของเหลวสำหรับการแช่แข็งเมื่อเก็บไว้ที่ระดับ -253 ในขณะที่เมื่อเก็บไว้ในถังแบบบีบอัดด้วยความเย็น (CCH2) ที่ระดับ -230 ที่ระดับ 300 บาร์ ไฮโดรเจนมีความหนาแน่นสูงกว่า สูงกว่าเมื่อเก็บไว้ที่ 700 bar สูงขึ้น 50 เปอร์เซ็นต์ในภาชนะ Type IV โดยทั่วไปแล้วถังไครโอเจนิกจะเป็นโลหะ และถังไครโอเจนิกที่ทำจากวัสดุผสมจำนวนมากขึ้นนั้นยังไม่ได้รับการพิสูจน์ว่ามีประสิทธิภาพการทำงานและอายุการใช้งานที่ล้าเท่ากับที่แสดงในภาชนะบรรจุก๊าซอัด Type IV ซึ่งได้รับข้อมูลประสิทธิภาพที่สะสมมากว่า 25 ปี

ปัญหาอีกประการหนึ่งคือการผลิตถังเก็บไฮโดรเจนหลายล้านถังที่จำเป็นเพื่อให้เป็นไปตามเป้าหมายของรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง (FCV) และความต้องการโครงสร้างพื้นฐานอาจไม่สามารถจัดหาได้ทันเวลาสำหรับเส้นใยคาร์บอนในปริมาณมากที่ต้องการ "การได้รับคาร์บอนไฟเบอร์เพียงพอเป็นหนึ่งในข้อกังวลหลักของเรา" Himmen จาก NPROXX กล่าวว่าผลการดำเนินงานของบริษัทในปีงบประมาณ 2020-2021 เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าและจะเพิ่มเป็นสองเท่าในปีงบประมาณถัดไป "เราไม่ได้อยู่คนเดียว ผมคิดว่า Hexagon กำลังเติบโตในอัตราเดียวกัน เราต้องการคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีคุณภาพและประสิทธิภาพในระดับราคาที่แน่นอน" ปัจจุบัน เรือประเภท IV ส่วนใหญ่ใช้เส้นใย T700 ของ Toray ( ความต้านทานแรงดึง 4900MPa, โมดูลัส 230MPa) หรือเส้นใยที่คล้ายกัน “ไฟเบอร์ไม่แข็งแรงพอ ต้องพันอีก 2-3 รอบ ทำให้ภาชนะหนาขึ้น ซึ่งรับไม่ได้ ถ้าไม่รู้ว่าตอนนี้ไฟเบอร์จะมาจากไหน ปีหน้าจริงๆ คุณอาจมี เพื่อหยุดการผลิต"

ความท้าทายที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งสำหรับเรือประเภท IV คือต้นทุนของเรือคาร์บอนไฟเบอร์และเรือ CFRP ผู้ผลิตเรือรายใหม่และซัพพลายเออร์ยานยนต์ Tier 1 ของฝรั่งเศส Plastic Omnium และ Faurecia ต่างก็ตั้งเป้าหมายที่จะลดต้นทุนของถังเก็บไฮโดรเจน Type IV ลง 30 เปอร์เซ็นต์ถึง 75 เปอร์เซ็นต์ภายในปี 2573 ในขณะที่เพิ่มประสิทธิภาพการจัดเก็บ เพิ่มขึ้นมากกว่า 7 เปอร์เซ็นต์ ด้วยเหตุนี้ จึงมีการนำเทคโนโลยีใหม่ๆ มาใช้อย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่เทคโนโลยี FPP ที่ Cevotec ในเยอรมนีใช้เพื่อลดเวลาและต้นทุนของการห่อ CFRP สำหรับโดมคอนเทนเนอร์ ไปจนถึงเทคโนโลยีการม้วนแบบ 3 มิติที่เปิดตัวโดย Cygnet Texkimp ในสหราชอาณาจักรเพื่อลดความเสียหายของเส้นใย และสำหรับเทคโนโลยีการตรวจจับคอนเทนเนอร์ในแหล่งกำเนิดที่เปิดตัวโดย Com&Sens ผู้เชี่ยวชาญด้านการรวมเซ็นเซอร์วัสดุคอมโพสิต ประเทศเบลเยียม