Sähkölentokoneet ovat täällä - mutta ne eivät ratkaise lentämisen Co2-ongelmaa

Sähkölentokoneet ovat täällä - mutta ne eivät ratkaise lentämisen Co2-ongelmaa Eviationin Alice-prototyyppi. Ian Langsdon / EPA

Yhdistyneen kuningaskunnan hallitus aikoo kieltää uusien tavanomaisten bensiini- ja dieselautojen myynnin by 2040. Suunnitelma on selvästi, että kaikki kansalaiset ajavat sähkö- tai hybridi-sähköautoja tai - mikä vielä parempaa - polkupyöriä. Mutta voiko sähköistys auttaa vähentämään päästöjä tästä muusta lentoliikenteen matkustajaliikenteen hiili-intensiivisestä muodosta?

Tämä on monimutkainen kysymys, jossa koko on tärkeä. Pienillä lentokoneilla on mahdollisuus saada sähköä. Itse asiassa useat yritykset kehittävät jo pieniä sähkölentokoneita, ja ne voisivat tulla markkinoille niiden sisällä seuraavien vuosien aikana.

Mutta suurten lentokoneiden kanssa, joita me kaikki käytämme useammin, on epätodennäköistä, että tapahtuu milloin tahansa pian. Ongelma ei ole käyttövoiman tekniikka, vaan energian varastointi. Suihkukonepolttoaine sisältää noin 30 kertaa enemmän energiaa kilogrammaa kohti kuin nykyään edistynein litium-ioniakku.

Maailman suurin matkustajakone Airbus A380 voi lentää 600-matkustajia 15,000-kilometrejä yhdellä lennolla. Mutta laskelmieni mukaan paristoilla se voisi lentää vain vähän yli 1,000 kilometriä. Vaikka kaikki matkustajat ja rahti vaihdetaan paristoihin, etäisyys olisi silti vähemmän kuin 2,000 kilometriä. Nykyisen alueensa pitämiseksi lentokoneessa tarvitaan akkuja, jotka painavat 30 kertaa enemmän kuin sen nykyinen polttoaineen saanti, eli se ei koskaan nouse maasta.

Tämä vaihto on erityisen huono kaukoliikenteessä, koska polttoaine on puolet lentokoneen painosta noustessa. Lisäksi tavanomainen lentokone muuttuu kevyemmäksi polttoaineen kulutuksen myötä, mutta sähkölentokoneessa tulisi olla sama akun paino koko lennon ajan. Kuten totesin, koko on tärkeä.

Viidestä kymmeneen paikkaiseen kevyeen ilma-alukseen polttoaine on todennäköisesti 10% - 20% ilma-aluksen painosta. Pelkkä polttoaineen vaihtaminen paristoihin saattaa silti vähentää lentokoneen etäisyyttä epäkäytännöllisellä määrällä. Mutta kahden tai kolmen matkustajan korvaaminen lisäakkuilla antaisi 500 kilometrien - 750 kilometrien etäisyyden, verrattuna polttoainekäyttöiseen etäisyyteen, joka on yli 1,000km.

Ensimmäinen kaupallinen malli

Voi kuitenkin olla toinen vaihtoehto. Israelin yritys Eviation äskettäin paljasti prototyyppiversion, jonka mukaan se on maailman ensimmäinen kaupallinen sähkökäyttöinen matkustajalentokone. Alice -niminen ilma-alus ei vain vaihda lentopetrolia paristoihin, vaan se on kokonaan uusi suunnittelukonsepti, joka parantaa tapaa, jolla käyttövoimajärjestelmä integroidaan runkoon. Yhdeksän matkustajaa, joiden kantama on 1,000 km, Alice odotetaan aloittavan liikenteen 2022.

Alice voi olla käytännöllinen vaihtoehto pienille, alueellisille matkoille, mutta ei useimmille säännöllisille, jopa lyhyen matkan matkustajalennoille. Joten miten sähköistys voi auttaa tässä? Akkutekniikan parantaminen on yksi vaihtoehto. Uusi tekniikka, joka tunnetaan nimellä litium-akut voi teoriassa saavuttaa saman energiatiheyden kuin lentopetroli. Ne ovat kuitenkin vielä laboratoriovaiheessa. Koska ilmailuala on erittäin tietoinen turvallisuudesta, on epätodennäköistä, että tulevaisuuden ilma-aluksia suunnitellaan todistamattomalla tekniikalla.

Se mitä todennäköisemmin näemme lyhyen matkan lennoilla seuraavien 20 – 30-vuosien aikana, ovat hybridi-ilma-alukset, joissa yhdistyvät nykyiset turboahtimoottorit uusiin sähkökäyttöisiin järjestelmiin. Tämä joustavampi hybridijärjestelmä voitaisiin optimoida tarjoamaan nousulle vaadittava korkea työntövoima ja pitkään risteilyyn tarvittava energiatiheys.

Sähkölentokoneet ovat täällä - mutta ne eivät ratkaise lentämisen Co2-ongelmaa Hybridi E-Fan X. Lentobussi

Tätä alaa harjoitetaan aktiivisesti E-FanX projekti, johon osallistuvat Airbus, Rolls-Royce ja Siemens ryhtymään kehittämään hybridi-sähkökäyttöinen lentodemonstraattori. He käyttävät BAe 146 -konetta, joka kuljettaa yleensä noin 100-matkustajia, ja he suunnittelevat korvaamaan yhden ilma-aluksen neljästä Honeywell-turboahtimoottorista moottorilla, joka on kahden megawatin sähkömoottorin ohjaama.

Hankkeen alkuvaiheissa sähköä todella toimittaa Rolls-Royce AE2100-kaasuturbiini, joka sijaitsee ilma-aluksen rungossa (päärunko). Mutta E-FanX on silti tärkeä askel hybridi-sähkötekniikan kehityksessä. Airbus sanoo se haluaa saattaa tämän tekniikan saataville 100-paikkaisille lentokoneille 2030: ien toimesta.

On myös mahdollista varustaa taso useilla pienillä sähköisillä potkurilla ns. Hajautetussa käyttöjärjestelmässä, joka on tehokkaampi kuin perinteiset mallit, joissa käytetään kahta suurta turboahturia. Tätä ajatusta voidaan viedä eteenpäin yhdistämällä erillinen runko ja siipi yhdeksi “sekoitettu-siipi-runko”, Integroimalla potkurit tehokkaammin runkoon aerodynaamisemmassa muodossa. Tämä voisi vähentää lentokoneiden tarvitsemaa energiamäärää 20%.

Mutta kumpikaan maailman kahdesta pääkonttorivalmistajasta, Boeing ja Airbus, eivät harjoita aktiivisesti sekoitettua siipitekniikkaa. Tällaisella suurella suunnittelumuutoksella on liian monia teknisiä haasteita tehdä siitä kaupallisesti kannattavaa juuri nyt. Esimerkiksi useimmat lentokentät eivät voisi majoittaa sekoitettuja siipikoneita.

Ei vaihtoehtoa

Valitettavasti useimmille meistä suoritettaville lennoille ei tällä hetkellä ole käytännöllistä vaihtoehtoa suihkukäyttöisille turboahtimille. Tästä syystä tärkeimmät lentokoneiden moottorivalmistajat investoivat voimakkaasti nykyisen moottoriteknologiansa parantamiseen. Kansainvälinen lentoliikenneyhdistys arvioi sen Jokainen uuden sukupolven lentokone on keskimäärin 20% polttoainetaloudellisempaa kuin korvaava malli, ja että lentoyhtiöt sijoittavat seuraavan vuosikymmenen aikana 1.3 triljoonaa dollaria uusiin lentokoneisiin.

Esimerkiksi Rolls-Roycen viimeisin moottori Trent XWB se valtaa uutta Airbus A350, markkinoidaan "maailman tehokkaimpana suurena moottorina". Airbus väittää, että moottori auttaa A350ia saavuttamaan ”25% alhaisemmat käyttökustannukset, polttoaineen palaminen ja CO and-päästöt verrattuna edellisen sukupolven lentokoneisiin”.

Seuraavan sukupolven Rolls-Royce-moottori, UltraFanTM, tarjoaa uuden 20% - 25%: n alennuksen polttoaineenkulutuksessa ja CO₂-päästöissä, ja sen on määrä ottaa käyttöön 2025.

Mutta on syytä muistaa, että ilmailun osuus tällä hetkellä vain 2% on 3% maailman hiilidioksidipäästöistä. Tätä verrataan noin 30% - 35% koko liikennealalla ja toiseen 30% - 35% sähköntuotannossa.

Lentomatkustajien määrä on odotetaan kaksinkertaistuvan seuraavien kahden vuosikymmenen aikana, mutta niin ovat myös kokonaispäästöt, joten tämä ei todennäköisesti tee ilmailua suuremmaksi osaksi ongelmaa. Ilmailupäästöjen vähentäminen 20 prosentilla lentokoneiden sukupolvea kohti ei todennäköisesti ole kestävä parannus. Mutta jos hybridi-ilma-aluksista tehdään totta, lentämisestä voi todellakin tulla vielä vähemmän kokonaispäästöjä aiheuttava tekijä kuin nykyään.

Author

Duncan Walker, soveltavan aerodynamiikan vanhempi luennoitsija, Loughborough University

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

books_technology

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

seuraa InnerSelfia

facebook-kuvakeTwitter-kuvakeRSS-kuvake

Hanki uusimmat sähköpostitse

{Emailcloak = off}

UUSIMMAT VIDEOT

Saivatko tutkijat ilmastonmuutosta väärin?
by Sabine Hossenfelder
Haastattelu Oxfordin yliopiston professori Tim Palmerin kanssa.
Uusi normaali: Ilmastomuutos asettaa haasteita Minnesotan viljelijöille
by KMSP-TV Minneapolis-St. Paavali
Kevät toi esiin sateen myötä Minnesotan eteläosassa, eikä se koskaan näyttänyt loppuneen.
Raportti: Tämän päivän lasten terveyttä heikentää ilmastomuutos
by VOA-uutiset
35-instituutioiden tutkijoiden kansainvälisessä raportissa sanotaan, että ilmastonmuutos uhkaa ...
Kuinka ladattu roskakaasu voisi tuottaa enemmän vihreää energiaa
by InnerSelfin henkilökunta
Synteettiset yhdisteet, joita kutsutaan siloksaaneiksi jokapäiväisistä tuotteista, kuten shampoo ja moottoriöljy, löytävät tiensä ...
300 on miljoonan ihmisen vakava riski ilmastollisesta rannikkotulvasta
by Demokratia nyt!
Kuten uusi järkyttävä raportti toteaa, että Chilen presidentti 2050 tulvii monissa rannikkokaupungeissa nousevan merenpinnan nojalla…
Ilmastovaroitus: Kalifornia jatkaa palamista, tietoennusteet maailmanlaajuisista tulvista
by MSNBC
Climate Centralin toimitusjohtaja ja johtava Ben Strauss liittyy MTP Dailyen keskustelemaan hälyttävään uuteen tietoon ...
Stanford Climate Solutions
by Stanford
Ilmastomuutos on tuonut meidät määrittelevään kohtaan ihmiskunnan historiassa.
Uusiutuvan energian ostaminen naapuriltasi
by NBC News
Emoyhtiön LO3 Energy -projekti Brooklyn Microgrid pyrkii häiritsemään yli 100-vuotta vanhaa energiaa ...

UUSIMMAT ARTIKKELIT

Miksi emme vielä voi ennustaa mihin miljoonat ilmastopakolaiset menevät
Miksi emme vielä voi ennustaa mihin miljoonat ilmastopakolaiset menevät
by Derek Groen ja Diana Suleimenova
Lähitulevaisuudessa ilmaston lämpenemisen odotetaan aiheuttavan miljoonia ilmastopakolaisia, yksilöitä ja…
Kuuma ja kuiva australialainen kesä tarkoittaa lämpöaaltoja ja paloriskiä eteenpäin
Kuuma ja kuiva australialainen kesä tarkoittaa lämpöaaltoja ja paloriskiä eteenpäin
by Catherine Ganter ja Andrew B. Watkins
Tänään julkaistun meteorologian toimiston kesäennusteen mukaan kesä kesä alkaa todennäköisesti kuuma ja kuiva.
Teknologiat ilmastonmuutoksen hallitsemiseksi ovat jo olemassa
Teknologiat ilmastonmuutoksen hallitsemiseksi ovat jo olemassa
by Andreas Busch
Kun kyse on ilmastomuutoksen torjunnasta, Yhdistynyt kuningaskunta ryhtyy edelleen vauvan vaiheisiin. Paljon on vielä tehtävä - ja nopeasti ...
Miksi lapsemme ja lapsenlapsemme odottavat radioaktiivista perintöä
Miksi lapsemme ja lapsenlapsemme odottavat radioaktiivista perintöä
by Paul Brown
Jätämme lapsillemme radioaktiivisen perinnön, tappavan jätteen, jota nykyiset hallitukset eivät vieläkään voi tehdä turvallisiksi.
YK: n raportti varoittaa, että vain nopea ja muuttuva toiminta voi estää ilmastonkatastrofin
YK: n raportti varoittaa, että vain nopea ja muuttuva toiminta voi estää ilmastonkatastrofin
by Jake Johnson
Näiden varoitusten huomiotta jättäminen ja radikaalien toimenpiteiden toteuttaminen päästöjen kääntämiseksi tarkoittaa, että todistamme jatkossakin tappavaa…
Kuinka vähähiilinen siirtyminen häiritsee fossiilisten polttoaineiden politiikkaa
Kuinka vähähiilinen siirtyminen häiritsee fossiilisten polttoaineiden politiikkaa
by Cara Daggett
Koska Trumpin hallinto pyrkii heikentämään fossiilisten polttoaineiden tuotantoa ja käyttöä koskevia säännöksiä, isompi taistelu pelataan…
Miksi fossiilisten polttoaineiden myynti lisää hiilidioksidipäästöjä, ei alempana
Miksi fossiilisten polttoaineiden myynti lisää hiilidioksidipäästöjä, ei alempana
by Stefan Andreasson
Globaali kampanja, jossa kannustetaan yksilöitä, organisaatioita ja institutionaalisia sijoittajia myymään fossiilisiin sijoituksiin…
Hothouse Earth: Tässä on mitä tiede tosiasiallisesti sanoo
Hothouse Earth: Tässä on mitä tiede tosiasiallisesti sanoo
by Richard Betts
Uusi tieteellinen tutkimus, joka ehdottaa pysäyttämättömän ilmastonmuutoksen skenaariota, on mennyt virusperäiseksi herättävän elokuvan ansiosta…