Nowe syntetyczne paliwa dla lotnictwa: przełom dzięki modelowaniu komputerowemu w USA

Modelowanie komputerowe przyspiesza rozwój syntetycznych paliw lotniczych

W Stanach Zjednoczonych Laboratorium Narodowe Gór Skalistych (NLR) wykorzystuje zaawansowane modele komputerowe, by przyspieszyć proces wdrażania nowych syntetycznych paliw dla lotnictwa. Tradycyjnie testowanie takich paliw wymagało produkcji tysięcy litrów, co generowało wysokie koszty i znacznie wydłużało czas badań. Dzięki nowym narzędziom możliwe jest analizowanie adekwatności paliw już na etapie produkcji w niewielkich ilościach.

Superkomputer Kestrel i narzędzia NLR

NLR dysponuje jednym z najnowocześniejszych superkomputerów w kraju – Kestrel, wykorzystywanym we współpracy z amerykańskim Departamentem Energii. Inżynierowie, tacy jak Shashank Yellapantula, opracowują i doskonalą modele komputerowe, które pozwalają przewidzieć, jak nowe składniki i mieszanki paliw wpłyną na ich parametry użytkowe, zanim trafią do produkcji na większą skalę.

„Szukamy sposobów na zwiększenie dostępności tych paliw na rynku oraz zwiększenie ogólnego wolumenu syntetycznych paliw lotniczych wykorzystywanych w tej chwili w lotnictwie komercyjnym.” – Shashank Yellapantula

Symulacje komputerowe pozwalają znacząco ograniczyć koszty i ilość zużywanych surowców przed przejściem do testów terenowych.

Proces certyfikacji i wyzwania rynkowe

Jednym z głównych wyzwań w produkcji syntetycznych paliw jest konieczność wytworzenia dużych ilości do testów oraz uzyskanie certyfikacji przez ASTM International – organizację ustalającą globalne standardy paliw lotniczych. Celem jest opracowanie tzw. paliw „drop-in”, które można stosować w istniejących silnikach odrzutowych bez konieczności ich modyfikacji. Bariery stanowią jednak wysokie koszty, ograniczona dostępność surowców oraz brak wytycznych dotyczących zgodności.

FuelLib – otwarta baza danych adekwatności paliw

Najważniejszym z nowych narzędzi jest FuelLib – otwarta baza danych predykcji adekwatności paliw lotniczych, która umożliwia naukowcom i producentom szybkie szacowanie parametrów bezpieczeństwa i niezawodności syntetycznych związków paliwowych. FuelLib pozwala przewidywać adekwatności termodynamiczne składników lub mieszanek paliwowych oraz dodawać nowe paliwa na podstawie analizy chromatografii gazowej.

„Tworzymy te narzędzia modelujące, aby pomóc badaczom, producentom silników czy firmom paliwowym – od małych startupów po duże koncerny, takie jak Exxon czy Shell. Nasze rozwiązania dają jasny obraz tego, jak dane paliwo zachowa się w warunkach pracy rzeczywistych silników lotniczych.” – Shashank Yellapantula

Otwartość i rozwój narzędzi dla branży

David Montgomery, naukowiec z NLR, kierował rozwojem FuelLib, opierając się na wcześniejszych modelach ze Stanford University. Zarówno FuelLib, jak i cały pakiet narzędzi Pele są otwarte i dostępne dla innych laboratoriów, uczelni oraz producentów syntetycznych paliw lotniczych. Użytkownicy mogą pobierać narzędzia bezpłatnie, a także zgłaszać własne propozycje usprawnień.

„FuelLib jest dostępny już teraz na GitHubie przez NLR i każdy zainteresowany może go pobrać za darmo. jeżeli ktoś chce dodać nową funkcję, może zgłosić propozycję, która zostanie dokładnie przetestowana i zintegrowana przez nasz zespół.” – David Montgomery

Znaczenie dla rynku lotniczego i bezpieczeństwa energetycznego

Rozwój narzędzi takich jak FuelLib ma na celu zwiększenie produkcji syntetycznych paliw w Stanach Zjednoczonych, co może przyczynić się do większej stabilności rynku i niezależności od wahań cen ropy naftowej na świecie.

„Syntetyczne paliwo produkowane w USA nie podlega typowym wahaniom cen na światowym rynku ropy, więc może stanowić bardziej niezawodną opcję dla lotnictwa.” – Shashank Yellapantula

Źródło: NREL