Електричні вагони, поїзди, трамваї та катери вже існують. Це логічно призводить до питання: чому ми не бачимо великих електромобілів? І ми скоро їх побачимо?
Чому у нас електричні вагони та поїзди, але мало електричних літаків? Основна причина полягає в тому, що набагато простіше радикально змінити машину або поїзд, навіть якщо вони зовні дуже схожі на традиційні транспортні засоби з викопним паливом.
Наземні транспортні засоби легко справляються із зайвою масою від накопичувачів електроенергії або електричних силових установок, але літаки набагато чутливіші.
Наприклад, збільшення маси автомобіля на 35% призводить до збільшення споживання енергії на 13-20%. Але для площини використання енергії прямо пропорційно масі: збільшення її маси на 35% означає, що їй потрібно 35% більше енергії (всі інші речі рівні).
Але це лише частина історії. Літаки також подорожують набагато далі, ніж наземні транспортні засоби, а це означає, що для польоту потрібно набагато більше енергії, ніж середня дорога. Літак повинен зберігати на борту всю енергію, необхідну для переміщення своєї маси для кожного рейсу (на відміну від поїзда, підключеного до електричної мережі). Таким чином, використання важкого джерела енергії означає, що для польоту потрібно більше енергії, що призводить до зайвої маси тощо.
Для літака маса має вирішальне значення, саме тому авіакомпанії нескінченно зважують багаж. Електричним літакам потрібні батареї з достатньою енергією на кілограм акумулятора, або масовий штраф означає, що вони просто не можуть пролетіти великі відстані.
Літаки малої дальності
Незважаючи на це, електричні літаки стоять на горизонті - але електричних 747 ви не побачите найближчим часом.
Найкращі сьогодні літій-іонні акумуляторні батареї забезпечують близько 200 ват-годин (Вт) на кілограм, приблизно 60 в рази менше, ніж поточне пальне літака. Цей тип акумуляторів може живити невеликі електричні таксі з повітря до чотирьох пасажирів на відстані близько 100km. Для триваліших поїздок потрібні більш енергетичні клітини.
Наприклад, електричні літаки короткого дальності, які перевозять до 30 людей менше ніж 800km, наприклад, вимагають від 750 до 2,000Wh / кг, що становить деяку кількість енергії 6-17% енергії реактивного палива на основі гасу. Навіть більші літаки потребують дедалі легших акумуляторів. Наприклад, літак, що перевозить пасажирів 140 протягом 1,500km, споживає близько 30кг гасу на пасажира. Із сучасними технологіями акумулятора, на пасажира потрібно майже 1,000кг батарей.
Щоб зробити повітряне місцеве повітряне судно повністю електричним, потрібно зменшити вагу акумуляторів у чотири-десятки разів. Довгостроковий історичний показник покращення енергії акумулятора склав близько 3-4% на рік, подвоївшись приблизно кожні два десятиліття. Виходячи з продовження цієї історичної тенденції, чотириразове вдосконалення, необхідне для повністю електричного пасажирського літака, може бути досягнуто приблизно в середині століття.
Хоча це може здатися неймовірно довгим очікуванням, це відповідає часовій шкалі змін в авіаційній галузі як для інфраструктури, так і життєвого циклу проектування літаків. На розробку нового літака припало близько 5-10 років, а потім він залишиться на експлуатації протягом двох-трьох десятиліть. Деякі літаки все ще літають 50 років після першого польоту.
Тут приходять гібриди
Чи означає це, що політ на далекі відстані завжди буде покладатися на викопне паливо? Не обов'язково.
Хоча повністю електричні великі літальні апарати потребують значного, ще не придуманого зрушення накопичення енергії, є й інші способи зменшити вплив польоту на навколишнє середовище.
Гібридно-електричні літаки поєднують паливо з електричним приводом. Цей клас літальних апаратів включає конструкцію без батарей, де система електроприводу служить для підвищення ефективності тяги, зменшуючи кількість необхідного палива.
Розробляються також гібридно-електричні літальні апарати з акумуляторами, де батареї можуть забезпечити додаткову потужність за конкретних обставин. Потім батареї можуть, наприклад, забезпечити чистий зліт і посадку для зменшення викидів поблизу аеропортів.
Електричні літаки також не єдиний спосіб зменшити прямий вуглецевий слід літаючих. Альтернативні види палива, такі як біопаливо та водень, також досліджуються.
Біопаливо, яке є паливом рослини або водорості, були вперше використані в комерційному рейсі в 2008 та кілька авіакомпаній провели випробування з ними. Незважаючи на широке поширення, в даний час значні дослідження досліджують стійке біопаливо, яке не впливає на джерела прісної води та виробництво їжі.
Хоча біопаливо все ще виробляє CO?, воно не потребує значних змін в існуючих літаках або інфраструктурі аеропорту. Водень, з іншого боку, вимагає повної переробки паливної інфраструктури аеропорту, а також має значний вплив на конструкцію самого літака.
У той час як водень дуже легкий - водень містить втричі більше енергії на кілограм ніж гас – його щільність дуже низька, навіть якщо зберігається у вигляді рідини при -250?. Це означає, що паливо більше не можна зберігати в крилі, його потрібно перемістити у відносно важкі та громіздкі баки всередині фюзеляжу. Незважаючи на ці недоліки, дальні польоти на водневому паливі можуть споживати до 12% менше енергії, ніж гас.
про автора
Дріс Верстреете, старший викладач з аерокосмічного проектування та установки, Університет Сіднея
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Відео: Майбутні літаки - документальний фільм НАСА
{vembed Y = Y1gAusOW-RU}
Суміжні книги
Недолік: Найбільш всеосяжний план, який пропонувався змінити глобальне потепління
Пол Хоукен і Том Стейер
В умовах поширеного страху та апатії міжнародна коаліція дослідників, професіоналів та вчених зібралася, щоб запропонувати набір реалістичних та сміливих рішень щодо зміни клімату. Тут описано сто прийомів і практик - деякі добре відомі; про які ви, можливо, ніколи не чули. Вони варіюються від чистої енергії до навчання дівчат у країнах з низьким рівнем доходу до використання методів землекористування, які витягують вуглець з повітря. Рішення існують, є економічно вигідними, і громади в усьому світі в даний час приймають їх з вмінням і рішучістю. Доступний на Amazon
Проектування кліматичних рішень: Посібник з політики щодо енергії з низьким вмістом вуглецю
Гал Харві, Роббі Орвіс, Джефрі Ріссман
З урахуванням наслідків зміни клімату, необхідність зменшення глобальних викидів парникових газів є не менш терміновою. Це страшний виклик, але сьогодні існують технології та стратегії для його вирішення. Невеликий набір енергетичної політики, розроблений та реалізований добре, може поставити нас на шлях до майбутнього з низьким рівнем вуглецю. Енергетичні системи є великими та складними, тому енергетична політика повинна бути цілеспрямованою та економічно ефективною. Універсальні підходи просто не дозволять зробити роботу. Політики потребують чіткого, всебічного ресурсу, який би окреслював енергетичну політику, яка матиме найбільший вплив на наше кліматичне майбутнє, та описував, як правильно розробляти цю політику. Доступний на Amazon
Це змінює все: капіталізм проти клімату
автор: Наомі Кляйн
In Це змінює все Наомі Кляйн стверджує, що зміни клімату - це не лише одна проблема, яку слід акуратно подати між податками та охороною здоров'я. Це тривога, яка закликає нас виправити економічну систему, яка вже багато в чому нас не дає. Клейн ретельно будує випадок того, наскільки масово скорочення викидів парникових газів - це наш найкращий шанс одночасно зменшити розбіжність нерівності, переосмислити наші розбиті демократії та відновити наші поглиблені місцеві економіки. Вона висловлює ідеологічне відчай заперечувачів зміни клімату, месіанські марення потенційних геоінженерів та трагічний дефектизм занадто багатьох зелених ініціатив. І вона точно демонструє, чому ринок не (і не може) виправити кліматичну кризу, а навпаки, погіршить ситуацію із все більш екстремальними та екологічно згубними методами видобутку, що супроводжуються бурхливим капіталізмом катастроф. Доступний на Amazon
Від видавця:
Покупки в Amazon йдуть на те, щоб покрити витрати на привезення вас InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, та ClimateImpactNews.com безкоштовно і без рекламодавців, які відстежують ваші звички перегляду. Навіть якщо ви натискаєте на посилання, але не купуєте ці вибрані продукти, все, що ви купуєте за той же візит на Amazon, платить нам невелику комісію. Додаткових витрат для вас немає, тому, будь ласка, внесіть свої зусилля. Ви також можете використовуйте цю посилання в будь-який час користуватися Amazon, щоб ви могли допомогти підтримати наші зусилля.
