Proteksyon ng Alice ng Eviation. Ian Langsdon / EPA

Plano ng gobyerno ng UK na pagbawalan ang pagbebenta ng mga bagong maginoo na gasolina at mga diesel na kotse sa pamamagitan 2040. Malinaw na ang plano ay para sa lahat ng mga mamamayan na magmamaneho ng mga de-koryenteng de-koryenteng o mestiso, o - mas mahusay pa rin - sumakay ng mga bisikleta. Ngunit makakatulong ba ang electrification na gupitin ang mga paglabas mula sa iba pang anyo ng carbon-intensive form ng transportasyon ng pasahero, na lumilipad?

Ito ay isang komplikadong tanong at isa kung saan mahalaga ang sukat. Posible para sa maliit na sasakyang panghimpapawid na pinapagana ng koryente. Sa katunayan maraming mga kumpanya ay nakabuo na ng maliit na sasakyang panghimpapawid na sasakyang panghimpapawid at maaari silang makapasok sa merkado sa loob sa mga susunod na taon.

Ngunit para sa malaking sasakyang panghimpapawid lahat kami ay gumagamit ng mas madalas na hindi malamang na mangyari anumang oras sa lalong madaling panahon. Ang problema ay hindi ang propulsyon na teknolohiya ngunit ang pag-iimbak ng enerhiya. Naglalaman ang jet fuel sa paligid ng 30 beses na mas maraming enerhiya bawat kilo kaysa sa pinaka advanced na lithium-ion na kasalukuyang magagamit.

Ang pinakamalaking eroplano ng pasahero sa daigdig, ang Airbus A380, ay maaaring lumipad ng mga pasahero 600 15,000 kilometro sa isang solong paglipad. Ngunit, ayon sa aking mga kalkulasyon, sa mga baterya maaari lamang itong lumipad ng kaunti sa 1,000 kilometro. Kahit na ang lahat ng mga pasahero at kargamento ay pinalitan ng mga baterya, ang saklaw ay mas mababa pa rin sa 2,000 kilometro. Upang mapanatili ang kasalukuyang saklaw nito, kakailanganin ng eroplano ang mga baterya na tumitimbang ng 30 beses nang higit pa kaysa sa kasalukuyang paggamit ng gasolina, nangangahulugang hindi ito mawawala sa lupa.

Ang trade-off na ito ay partikular na masama para sa mga long-haul flight dahil ang gasolina ay bumubuo ng kalahati ng bigat ng sasakyang panghimpapawid sa take-off. Ano pa, ang isang maginoo na eroplano ay makakakuha ng mas magaan habang ang gasolina ay natupok, ngunit ang isang de-koryenteng sasakyang panghimpapawid ay kailangang magdala ng parehong bigat ng baterya para sa buong flight. Tulad ng sinabi ko, ang laki ng mga bagay.

Para sa isang limang hanggang sampung upuang ilaw na sasakyang panghimpapawid, ang gasolina ay malamang na bumubuo ng 10% hanggang 20% ng bigat ng sasakyang panghimpapawid. Ang pagpapalit lamang ng gasolina para sa mga baterya ay maaaring mabawasan pa rin ang distansya na maaaring lumipad ng eroplano sa pamamagitan ng hindi praktikal na halaga. Ngunit ang pagpapalit ng dalawa o tatlong mga pasahero na may karagdagang mga baterya ay magbibigay ng isang saklaw ng 500 kilometro sa 750 kilometro, kumpara sa isang saklaw na pinapagana ng gasolina na higit sa 1,000km.

Unang modelo ng komersyal

Gayunpaman, maaaring magkaroon ng isa pang pagpipilian. Firm ng Israel Eviation kamakailan ay nagsiwalat ng isang bersyon ng prototype kung ano ang inaangkin nito ang magiging unang komersyal na eroplano na pang-eroplano sa buong daigdig. Ang sasakyang panghimpapawid, na nagngangalang Alice, ay hindi lamang magpalit ng gasolina ng jet para sa mga baterya ngunit ito ay isang buong bagong konsepto ng disenyo na nagpapabuti sa paraan ng pagsimulan ng sistema ng pagsasama sa airframe. Ang pagdala ng siyam na pasahero na may saklaw ng 1,000km, inaasahan na makapasok si Alice sa serbisyo sa 2022.

Si Alice ay maaaring maging isang praktikal na alternatibo para sa mga maliliit, panrehiyong paglalakbay ngunit hindi para sa karamihan sa mga naka-iskedyul na flight ng pasahero, kahit na mga short-haul. Kaya paano makakatulong ang electrification dito? Ang pagpapabuti ng teknolohiya ng baterya ay isang pagpipilian. Isang bagong teknolohiya na kilala bilang mga baterya ng lithium-air maaaring teoretikal na maabot ang parehong density ng enerhiya tulad ng gasolina. Gayunpaman, nasa yugto pa rin sila ng laboratoryo. Dahil sa sobrang kaligtasan ng kamalayan ng industriya ng aviation, malamang na planuhin ang hinaharap na sasakyang panghimpapawid sa hindi pinagsama-samang teknolohiya.

Ang mas malamang na makita natin para sa mga mabilis na paglipad sa susunod na 20 hanggang 30 taon ay ang hybrid na sasakyang panghimpapawid na pinagsasama ang kasalukuyang mga turbofan engine na may mga bagong electric propulsor system. Ang mas nababaluktot na sistema ng hybrid na ito ay maaaring mai-optimize upang maibigay ang mataas na tulak na kinakailangan para sa pag-alis at ang lakas ng enerhiya na kinakailangan para sa isang mahabang paglalakbay.

Ang mestiso na E-Fan X. Airbus

Ito ay isang lugar na aktibong hinahabol sa E-FanX proyekto, na nagsasangkot sa Airbus, Rolls-Royce at Siemens na naglulunsad upang makabuo ng isang hybrid-electric propulsion flight demonstrator. Gamit ang isang sasakyang panghimpapawid ng BAe 146, na kadalasang nagdadala sa mga pasahero ng 100, plano nilang palitan ang isa sa apat na apat na makina ng turbofan ng Honeywell na may isang propulsor fan na hinimok ng isang dalawang megawatt electric motor.

Sa mga paunang yugto ng proyekto, ang koryente ay talagang ibibigay ng isang turbina ng Rolls-Royce AE2100 na nakalagay sa fuselage ng eroplano (pangunahing katawan). Ngunit ang E-FanX ay magiging isang mahalagang hakbang sa ebolusyon ng hybrid na teknolohiya ng kuryente. Sabi ni Airbus nais nitong gawing magagamit ang teknolohiyang ito para sa 100-upuang sasakyang panghimpapawid ng mga 2030.

Posible rin na magbigay ng kasangkapan sa eroplano na may maraming maliit na electric propulsors sa isang tinatawag na ipinamamahaging propulsion system na mas mahusay kaysa sa tradisyonal na disenyo na gumagamit ng dalawang malalaking turbofan. Ang ideyang ito ay maaaring makuha nang higit pa sa pamamagitan ng pagsasama ng magkahiwalay na fuselage at mga pakpak sa isang solong "pinaghalong-pakpak-katawan", Mas mahusay na pagsasama ng mga propulsors sa airframe sa isang mas aerodynamic na disenyo. Maaari nitong mabawasan ang dami ng enerhiya na kakailanganin ng sasakyang panghimpapawid ng 20%.

Ngunit alinman sa dalawang pangunahing paninda ng eroplano, ang Boeing at Airbus, ay aktibong hinahabol ang pinagsama-samang teknolohiya ng pakpak. Ang nasabing isang pangunahing shift ng disenyo ay may napakaraming mga teknikal na hamon upang gawin itong komersyal na mabubuhay ngayon na. Halimbawa, ang karamihan sa mga paliparan ay hindi magagawang upang mapaunlakan ang isang halo-halong mga sasakyang panghimpapawid.

Walang alternatibo

Sa kasamaang palad, para sa uri ng mga flight na karamihan sa amin ay gumawa ng kasalukuyang walang praktikal na alternatibo sa mga turbofans na naibomba ng jet. Para sa kadahilanang ito, ang pangunahing mga tagagawa ng makina ng sasakyang panghimpapawid ay namumuhunan nang mabigat sa pagpapabuti ng kanilang kasalukuyang teknolohiya sa engine. Ang International Air Transport Association tinatantya iyon bawat bagong henerasyon ng sasakyang panghimpapawid ay nasa average na 20% na mas mahusay na gasolina kaysa sa modelo na pinapalitan nito, at ang mga airline ay mamuhunan ng US $ 1.3 trilyon sa mga bagong eroplano sa susunod na dekada.

Halimbawa, ang pinakabagong engine ng Rolls-Royce, ang Trent XWB na pinipilit ang bago Airbus A350, ay ibinebenta bilang "pinakamahusay na malaking aero-engine sa mundo". Inaangkin ng Airbus na ang makina ay makakatulong sa A350 na makamit ang "25% na mas mababang gastos sa pagpapatakbo, pagsunog ng gasolina at CO? mga emisyon kung ihahambing sa naunang henerasyong sasakyang panghimpapawid”.

Ang susunod na henerasyon ng Rolls-Royce engine, ang UltraFanTM, ay mag-aalok ng karagdagang 20% ​​hanggang 25% na pagbawas sa pagkonsumo ng gasolina at CO? mga emisyon at nakatakdang pumasok sa serbisyo sa 2025.

Ngunit ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na ang aviation ay kasalukuyang nag-aambag lamang ng 2% hanggang 3% ng pandaigdigang CO? mga emisyon. Kumpara ito sa humigit-kumulang 30% hanggang 35% para sa buong sektor ng transportasyon, at isa pang 30% hanggang 35% para sa pagbuo ng kuryente.

Ang bilang ng mga pasahero ng hangin ay inaasahan na doble sa susunod na dalawang dekada ngunit ganoon ang kabuuang mga paglabas kaya hindi malamang na gawing mas malaking bahagi ng problema ang paglipad. Ang pagbabawas ng mga paglabas ng aviation ng 20% bawat bawat henerasyon ng sasakyang panghimpapawid marahil ay hindi isang napapanatiling pagpapabuti. Ngunit kung ang sasakyang panghimpapawid na sasakyang panghimpapawid ay ginawa ng isang katotohanan at pagkatapos ay lumilipad talaga ay maaaring maging kahit na isang kontribyutor sa kabuuang paglabas kaysa sa ngayon.

Tungkol sa Ang May-akda

Si Duncan Walker, Senior Lecturer sa Applied Aerodynamics, Loughborough University

Ang artikulong ito ay muling nai-publish mula sa Ang pag-uusap sa ilalim ng lisensya ng Creative Commons. Basahin ang ang orihinal na artikulo.