Mașini electrice, trenuri, tramvaie și bărci există deja. Asta duce în mod logic la întrebarea: de ce nu vedem avioane electrice mari? Și îi vom vedea în curând?
De ce avem mașini și trenuri electrice, dar puține avioane electrice? Principalul motiv este că este mult mai simplu să modifici radical o mașină sau un tren, chiar dacă acestea arată foarte asemănător la exterior cu vehiculele tradiționale pe combustibili fosili.
Vehiculele terestre pot face față cu ușurință masei suplimentare provenite din stocarea energiei electrice sau din sistemele de propulsie electrică, dar aeronavele sunt mult mai sensibile.
De exemplu, creșterea masei unei mașini cu 35% duce la o creștere a consumului de energie de 13-20%. Însă, pentru un avion, consumul de energie este direct proporțional cu masa: creșterea masei sale cu 35% înseamnă că are nevoie de 35% mai multă energie (dacă toate celelalte condiții sunt neschimbate).
Dar aceasta este doar o parte a poveștii. De asemenea, aeronavele călătoresc mult mai departe decât vehiculele terestre, ceea ce înseamnă că un zbor necesită mult mai multă energie decât o călătorie rutieră obișnuită. Aeronava trebuie să stocheze la bord toată energia necesară pentru a-și mișca masa pentru fiecare zbor (spre deosebire de un tren conectat la o rețea electrică). Utilizarea unei surse de energie grea înseamnă, așadar, că este nevoie de mai multă energie pentru un zbor, ceea ce duce la o masă suplimentară și așa mai departe.
Pentru o aeronavă, masa este crucială, motiv pentru care companiile aeriene cântăresc meticulos bagajele. Avioanele electrice au nevoie de baterii cu suficientă energie per kilogram de baterie, altfel penalizarea de masă înseamnă că pur și simplu nu pot zbura pe distanțe lungi.
Avioane cu rază scurtă de acțiune
În ciuda acestui fapt, aeronavele electrice sunt la orizont – dar nu veți mai vedea avioane 747 electrice prea curând.
Cele mai bune pachete de baterii litiu-ion disponibile astăzi oferă aproximativ 200 de wați-oră (Wh) pe kilogram, aproximativ de 60 de ori mai puțin decât combustibilul actual pentru aeronaveAcest tip de baterie poate alimenta taxiuri aeriene electrice de mici dimensiuni cu până la patru pasageri pe o distanță de aproximativ 100 km. Pentru călătorii mai lungi, sunt necesare celule cu densitate energetică mai mare.
Avioanele electrice de navetă cu rază scurtă de acțiune care transportă până la 30 de pasageri pe o distanță mai mică de 800 km, de exemplu, necesită în mod specific între 750 și 2,000 Wh/kg, ceea ce reprezintă aproximativ 6-17% din conținutul energetic al combustibilului pentru avioane pe bază de kerosen. Chiar și aeronavele mai mari necesită baterii din ce în ce mai ușoare. De exemplu, un avion care transportă 140 de pasageri pe o distanță de 1,500 km consumă aproximativ 30 kg de kerosen per pasager. Cu tehnologia actuală a bateriilor, sunt necesari aproape 1,000 kg de baterii per pasager.
Pentru a transforma aeronavele regionale de navetiști în aeronave complet electrice este necesară o reducere de patru până la zece ori a greutății bateriei. Rata istorică pe termen lung de îmbunătățire a energiei bateriei a fost de aproximativ 3-4% pe an, dublându-se. aproximativ la fiecare două deceniiPe baza unei continuări a acestei tendințe istorice, îmbunătățirea de patru ori necesară pentru o aeronavă de navetiști complet electrică ar putea fi atinsă în jurul mijlocului secolului.
Deși poate părea o așteptare incredibil de lungă, acest lucru este în concordanță cu intervalul de timp al schimbărilor din industria aviației, atât în ceea ce privește infrastructura, cât și ciclurile de viață ale proiectării aeronavelor. O aeronavă nouă durează aproximativ 5-10 ani pentru a fi proiectată, apoi va rămâne în serviciu timp de două până la trei decenii. Unele aeronave încă zboară la 50 de ani după primul zbor.
Iată că vin hibrizii
Înseamnă asta că zborurile pe distanțe lungi se vor baza întotdeauna pe combustibili fosili? Nu neapărat.
Deși aeronavele mari complet electrice necesită o schimbare majoră, încă neinventată, în stocarea energiei, există și alte modalități de a reduce impactul zborului asupra mediului.
Avioanele hibrid-electrice combină combustibilii cu propulsia electrică. Această clasă de aeronave include designuri fără baterii, în care sistemul de propulsie electrică servește la îmbunătățirea eficienței propulsiei, reducând cantitatea de combustibil necesară.
De asemenea, sunt în curs de dezvoltare aeronave hibrid-electrice cu baterii, care pot oferi energie suplimentară în anumite circumstanțe. Bateriile pot, de exemplu, asigura decolare și aterizare curate pentru a reduce emisiile din apropierea aeroporturilor.
Avioanele electrice nu sunt singura modalitate de a reduce amprenta directă de carbon a zborului. Se studiază și combustibilii alternativi, cum ar fi biocombustibilii și hidrogenul.
Biocombustibilii, care sunt combustibili derivați din plante sau alge, au fost folosite pentru prima dată pe un zbor comercial în 2008 și mai multe companii aeriene au efectuat teste cu ei. Deși nu sunt adoptați pe scară largă, în prezent se fac cercetări semnificative privind biocombustibilii sustenabili care nu au impact asupra surselor de apă dulce sau asupra producției de alimente.
Deși biocombustibilii produc în continuare CO₂, aceștia nu necesită modificări semnificative ale infrastructurii existente a aeronavelor sau a aeroporturilor. Hidrogenul, pe de altă parte, necesită o reproiectare completă a infrastructurii de alimentare cu combustibil a aeroportului și are, de asemenea, un impact semnificativ asupra designului aeronavei în sine.
În timp ce hidrogenul este foarte ușor, hidrogenul conține de trei ori mai multă energie pe kilogram decât kerosenul – densitatea sa este foarte mică, chiar și atunci când este depozitat ca lichid la -250°C. Aceasta înseamnă că combustibilul nu mai poate fi depozitat în aripă, ci trebuie mutat în rezervoare relativ grele și voluminoase din interiorul fuselajului. În ciuda acestor dezavantaje, zborurile pe distanțe lungi alimentate cu hidrogen pot consuma cu până la 12% mai puțină energie decât kerosenul.
Despre autor
Dries Verstraete, lector universitar în proiectare și propulsie aerospațială, Universitatea din Sydney
Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.
Video: Avioane ale viitorului - Documentar NASA
{vembed Y=Y1gAusOW-RU}
Cărți conexe
Tragere: cel mai cuprinzător plan propus vreodată pentru inversarea încălzirii globale
de Paul Hawken și Tom Steyer
În fața fricii și apatiei răspândite, o coaliție internațională de cercetători, profesioniști și oameni de știință s-au reunit pentru a oferi un set de soluții realiste și îndrăznețe la schimbările climatice. Aici sunt descrise o sută de tehnici și practici - unele sunt bine cunoscute; unele despre care poate nu ai auzit niciodată. Acestea variază de la energie curată la educarea fetelor din țările cu venituri mai mici la practici de utilizare a terenurilor care scot carbonul din aer. Soluțiile există, sunt viabile din punct de vedere economic, iar comunitățile din întreaga lume le adoptă în prezent cu abilitate și determinare. Disponibil pe Amazon
Proiectarea soluțiilor climatice: un ghid politic pentru energia cu conținut scăzut de carbon
de Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Având deja asupra noastră efectele schimbărilor climatice, necesitatea de a reduce emisiile globale de gaze cu efect de seră nu este altceva decât urgentă. Este o provocare descurajantă, dar tehnologiile și strategiile pentru a o îndeplini există astăzi. Un set mic de politici energetice, concepute și implementate bine, ne pot pune pe calea către un viitor cu emisii reduse de carbon. Sistemele energetice sunt mari și complexe, astfel încât politica energetică trebuie să fie concentrată și rentabilă. Abordările unice pentru toate nu vor face treaba. Factorii de decizie politică au nevoie de o resursă clară, cuprinzătoare, care să prezinte politicile energetice care vor avea cel mai mare impact asupra viitorului nostru climatic și să descrie cum să proiectăm bine aceste politici. Disponibil pe Amazon
Acest lucru schimbă totul: capitalism vs. climă
de Naomi Klein
In Acest lucru schimbă totul Naomi Klein susține că schimbările climatice nu sunt doar o altă problemă care trebuie soluționată corect între impozite și asistență medicală. Este o alarmă care ne cheamă să reparăm un sistem economic care deja ne eșuează în multe feluri. Klein construiește meticulos argumentul pentru faptul că reducerea masivă a emisiilor de seră este cea mai bună șansă a noastră de a reduce simultan inegalitățile mari, de a ne reimagina democrațiile sparte și de a reconstrui economiile noastre evacuați. Ea dezvăluie disperarea ideologică a negatorilor schimbărilor climatice, iluziile mesianice ale viitorilor geoingineri și tragicul defetism al prea multor inițiative ecologice principale. Și ea demonstrează tocmai de ce piața nu - și nu poate - remedia criza climatică, ci va înrăutăți lucrurile, cu metode de extracție din ce în ce mai extreme și dăunătoare din punct de vedere ecologic, însoțite de un capitalism dezastruos. Disponibil pe Amazon
De la editor:
Achizițiile de pe Amazon merg să suporte costul aducerii dvs. InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, și ClimateImpactNews.com fără costuri și fără agenți de publicitate care vă urmăresc obiceiurile de navigare. Chiar dacă faceți clic pe un link, dar nu cumpărați aceste produse selectate, orice altceva cumpărați în aceeași vizită pe Amazon ne plătește un mic comision. Nu există costuri suplimentare pentru dvs., așa că vă rugăm să contribuiți la efort. Poti de asemenea folosi acest link de a utiliza în orice moment Amazon, astfel încât să ne puteți sprijini eforturile.
