Palyginkite geriausias šių dienų baterijas su aviaciniu kuru: fantastiški skirtumai ir grandiozinis tikslas – elektriniai lėktuvai per 10 metų (9)
Startuoliai iš pradžių planuoja kurti hibridinius lėktuvus ir galiausiai – grynai elektrinius lainerius.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Vienos iš didžiausių Europos oro linijų, EasyJet, paskelbė planuojančios per ateinantį dešimtmetį pradėti naudoti elektra varomus lėktuvus. EasyJet šią viziją sieks įgyvendinti, bendradarbiaudama su aviacijos startuoliu Wright Electric.
Kompanijos tikslai ambicingi: siekiama gaminti 120 ir 220 keleivinių vietų lėktuvus, galinčius nuskrieti 540 kilometrų. Tiesą sakant, tai taip ambicinga, kad buvau nusiteikęs kiek skeptiškai, ar kas nors tokius planus gali vertinti rimtai.
Fundamentali problema yra fizikinė: turboreaktyvinių kuro energijos tankis yra daug, daug kartų didesnis už elektros baterijos energijos tankį. Todėl įprasti lėktuvai vieną kartą įsipykę kuro, gali nuskrieti tūkstančius kilometrų, kai tuo tarpu elektrinių lainerių energijos atsargos išsektų, įveikus vos nedidelę dalį šio atstumo.
Tačiau dar yra nemažai vietos elektrinių lėktuvų technologijų tobulinimui, teigė NASA mokslininkas Seanas Clarke'as elektroniniame laiške Ars.
„Elektrinės varos sistemos rinkoje gali pasirodyti greičiau, nei tikitės, nes jos gali būti daug efektyvesnės,“ sakė Clarke'as Ars.
Nuolat tobulėja ne tik baterijos, bet dar yra kur patobulinti ir elektros variklius ir taip nuskristi toliau su jau esamomis baterijomis, teigė Clarke'as.
Yra ir kitas būdas pasinaudoti elektrinių lėktuvų pranašumais, pasiekiant visai padorius nuskrendamus atstumus. Seattle įsikūręs startuolis Zunum Aero kuria elektrinį lėktuvą, kuriame baterijų galia pajungiama su įprastu generatoriumi. Zunum tikisi, kad pirmasis jų lėktuvas, kurį tikisi išleisti kito dešimtmečio pradžioje, galės nuskristi 700 mylių [~1130 km] – pakankamai toli, kad būtų galima aptarnauti daug populiarių trumpų reisų JAV ir visame pasaulyje.
Elektriniai lėktuvai plečia baterijų technologijų ribas
Aviacinio kuro specifinė energija yra
Pasak Clarke'o, vienas iš geriausių rinkoje esančių elektrinių lėktuvų, Alpha Electro, gali nuskrieti ~80 mylių (~130 km). Tai mažutė dalis atstumo, kurį įveikia įprastu kuru varomi lėktuvai – ir daug mažiau, nei 335 mylios (540 km), kurios EasyJet skelbia savo pranešime spaudai.
Clarke'as, NASA eksperimentinio X-57 elektrinio lėktuvo projekto vadovas, Ars sakė, kad nepaisant baterijų energijos apribojimų, elektriniai orlaiviai yra perspektyvi kryptis.
Baterijų technologijos lig šiol tobulėjo po maždaug 7% per metus. Jei toks progreso tempas išliks, po dešimties metų jose tilps maždaug dvigubai daugiau energijos, nei dabar.
Be to, efektyvumas didėja, perkuriant lėktuvus, kad jie veiktų su elektros varikliais, kurie yra lengvesni ir patikimesni už įprastus turboreaktyvinius variklius.
Pavyzdžiui, Clarke'as planuoja perkelti X-57 propelerius prie sparnų kraštų. „Taip galėtų padidėti lėktuvo efektyvumas dėl mažesnio pasipriešinimo, sukeliamo daugumos sparnų galuose keliamų sūkurių. Su kurą deginančiais varikliais to įgyvendinti neįmanoma, nes jie per sunkūs, kad būtų galima montuoti sparnų galuose,“ sako jis.
O be to, „lėktuvai privalo skristi, net ir su neveikiančiu varikliu, kas būtų neįmanoma, jei vienintelis veikiantis variklis yra sparno gale. Elektros varikliai gali tapti tokie patikimi, kad jo visiškas neveikimas taps itin menkai tikėtinas.“
Pereiti gal padėti hibridinės sistemos
Jeffas Engleris yra Wright Electric startuolio, kitą dešimtmetį patieksiančio EasyJet keleivinius lėktuvus, vykdantysis direktorius. Ketvirtadienį duodamas interviu Ars, Engleris pripažino, kad projektuojamas 335 mylių nuskrendamas atstumas dabartinėmis ličio jonų baterijomis nėra pasiekiamas ir kad ličio jonų baterijų technologijos gali netobulėti taip sparčiai, kad tikslas galėtų būti pasiektas kitą dešimtmetį.
Tačiau lėktuvo dizaino kūrimas tebėra ankstyvosiose stadijose ir Engleris sako, kad kompanija svarsto kelis alternatyvius sprendimus. „Žvalgomės ir į kitas baterijų technologijas: ličio–sieros, aliuminio–oro, ir kuro elementų,“ sakė jis Ars.
Wright Electric taip pat svarsto ir hibridinio sprendimo galimybę, sakė Engleris, kai „turbininiai varikliai naudojami nuskrendamo nuotolio didinimui.“ Tokio būdo pranašumas – saugumo padidinimas, nes lėktuvui visada reikia papildomo kuro dėl viso pikto, pažymėjo jis. Papildomas kuras daug lengvesnis už papildomas baterijas, o atliekamas kuras dažniausiai nebūna sudeginamas, tad ir jo įtaka aplinkai minimali.
Zunum Aero planuoja gaminti hibridinius lėktuvus, tad jie gali pasiūlyti didesnius skrydžio nuotolius, nei planuoja EasyJet.
„Mūsų lėktuvas turėtų nuskristi 700 mylių kito dešimtmečio pradžioje, o iki ketvirtojo dešimtmečio šis atstumas turėtų padidėti iki 1000 mylių (1600 km),“ sakė Zunum pardavimų vadovė Sandi Hwang Adam penktadienį, telefonu duodama interviu Ars.
Zunum planuoja pradėti nuo nedidelių, skirtų 10 – 50 keleivių, lėktuvų gamybos. Adam sakė, kad elektriniai lėktuvai turėtų kelti 75 procentais mažiau triukšmo už įprastinius. O anglies emisijos galėtų būti mažesnės net 80 procentų.
„Sukūrėme orlaivį taip, kad baterijos technologija jam būtų nesvarbi,“ sakė ji Ars. Iš pradžių orlaiviai stipriai priklausys nuo lėktuve esančių papildomų generatorių tiekiamos energijos. Tačiau baterijas bus lengva pakeisti“, pabrėžė ji. Atsirandant vis didesnio energijos tankio baterijoms, oro linijos galės pakeisti jas jau turimuose lėktuvuose, ir taip gauti daugiau energijos iš baterijų ir mažiau – iš iškastinio kuro deginimo.
Elektriniai orlaiviai įprastų lainerių greitai dar nepakeis. Didžiulis energijos tankio skirtumas reiškia, kad tolimieji skrydžiai liks įprastinių orlaivių veiklos sritimi dar ilgai. Bet Adam, Clarke'as, ir Engleris jau turi viziją ateities, kurioje trumpų nuotolių skrydžiai – šimtų, o ne tūkstančių mylių – atliekami hibridiniais, o galiausiai, ir visiškai elektriniais lėktuvais. Šie vietiniai skrydžiai sudaro nemenką visų skrydžių dalį. Elektriniai lėktuvai gali padaryti šiuos skrydžius tylesniais, efektyvesniais ir mažiau kenkiančiais aplinkai.
Šiame 13 dalių pasakojime apie elektrinius lėktuvus, pramonės analitikas Bjornas Fehrmas buvo kiek pesimistiškesnis už kalbintus NASA ekspertus. Jo išvadas galite perskaityti galutiniame serijos apibendrinime. Fehrmo nuomone, baterijos tiesiog per sunkios, kad vien jomis maitinami lėktuvai per dešimtmetį taptų praktiški. Hibridai teikia daugiau vilčių, sako jis, bet kažin ar ir jie taps ekonomiški per kitą dešimtmetį.
Kaip bebūtų, daug priklauso nuo baterijų energijos tankio progreso. Tankiui didėjant, hibridinės sistemos tampa efektyvesnės, nes baterijos gali tiekti daugiau galios lėktuvui kylant, tad orlaiviui pakanka mažesnių ir lengvesnių generatorių. Taigi, jei baterijų technologijos vystysis sparčiau nei numatoma – o į elektromobilių verslą tekantys milijardai gali paspartinti baterijų kūrimą – tada hibridiniai lėktuvai gali tapti realybe santykinai greitai.
Atrodo aišku, kad iš pradžių elektros energija eis trumpiausiu keliu, skins žemiausiai kabančius vaisiu, o baterijoms tobulėjant, kils į aukštesnes rinkas. Elektros energija gali atverti galimybes mažiems, vertikaliai kylantiems, miesto transporto orlaiviams, o tik po to tapti prieinamu variantu trumpiausiems įprastiems komerciniams maršrutams. Kol elektriniai lėktuvai galės konkuruoti su įprastiniais laineriais ilgesniuose maršrutuose, dar teks ilgai palaukti.
Timothy B. Lee
arstechnica.com