Электросамолеты — фантастика или реальность?

Электрические самолеты могут показаться футуристическими, но они не так уж и далеки, по крайней мере, для коротких перелетов.

Двухместный Velis Electros уже тихонько гудит над Европой, электрические гидропланы проходят испытания в Британской Колумбии, грядут и более крупные самолеты. 15 сентября 2022 года Air Canada объявила, что купит 30 электрических гибридных региональных самолетов у шведской компании Heart Aerospace, которая рассчитывает ввести в эксплуатацию свой 30-местный самолет к 2028 году. Аналитики Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии США отмечают, что вскоре после этого может быть готов первый гибридный электрический пригородный самолет на 50–70 мест. Говорят, что в 2030-х годах электрическая авиация действительно может взлететь.

Самолеты — одни из самых сложных транспортных средств, но самая большая проблема для их электрификации — это вес батареи. Если бы вы попытались полностью электрифицировать Боинг-737 с современными батареями, вам пришлось бы убрать всех пассажиров и груз и заполнить это пространство батареями только для того, чтобы не пролететь и часа.

Реактивное топливо может содержать примерно в 50 раз больше энергии по сравнению с батареями на единицу массы. Итак, в итоге, у вас встает выбр между 1 килограммом реактивного топлива или 100 килограммами аккумуляторов. Чтобы сократить этот разрыв, нам нужно либо сделать литий-ионные батареи легче, либо разработать новые батареи, которые будут удерживать больше энергии. Разрабатываются новые аккумуляторы, но они еще не готовы к использованию в самолетах.

Электросамолеты — фантастика или реальность?
30-местные гибридно-электрические самолеты от Heart Aerospace могут пролететь около 200 км в полностью электрическом режиме и 400 км в гибридном. 

Даже если мы не сможем полностью электрифицировать Боинг 737, мы можем получить некоторую выгоду от сжигания топлива и аккумуляторов в более крупных самолетах, используя гибридные силовые установки. Инжинеры пытаются сделать это в краткосрочной перспективе, с целью 2030-2035 годов для небольших региональных самолетов. Чем меньше топлива сжигается во время полета, тем меньше выбросов парниковых газов.

Гибридные электрические самолеты похожи на гибридные электрические автомобили тем, что в них используется комбинация аккумуляторов и авиационного топлива. Проблема в том, что ни в одной другой отрасли промышленности нет таких ограничений по весу, как в аэрокосмической отрасли. Поэтому нужно крайне изобретательно относитсья к тому, как и насколько гибридизируется двигательная установка.

Использование аккумуляторов в качестве вспомогательного источника питания во время взлета и набора высоты — очень перспективный вариант. Выруливание на взлетно-посадочную полосу, используя только электроэнергию, также может сэкономить значительное количество топлива и уменьшить местные выбросы в аэропортах. Между добавленным весом батареи и тем, сколько электроэнергии вы можете использовать, чтобы получить чистую топливную выгоду, существует золотая середина. Гибриды по-прежнему будут сжигать топливо во время полета, но значительно меньше.

В этом видео подробно рассказано об одном из возможных вариантов гибридных двигателей для крупных пассажирских самолетов.

Но большиснтво экспертов склонны рассматривать гибридизацию как среднесрочный вариант для больших самолетов, и как краткосрочное решение для региональных самолетов. В период с 2030 по 2035 год инжинеры сосредоточатся на гибридных турбовинтовых самолетах, как правило, региональных самолетах с 50-80 пассажирами или используемых для грузовых перевозок. Эти гибриды могут сократить расход топлива примерно на 10%.

С электрическими гибридами авиакомпании также могли бы более эффективно использовать региональные аэропорты, уменьшая заторы и время, которое большие самолеты тратят на холостом ходу на взлетно-посадочной полосе.

В ближайшей перспективе мы увидим более широкое использование устойчивого авиационного топлива или SAF. С современными двигателями вы можете сливать экологичное авиационное топливо в один и тот же топливный бак и сжигать его. Топливо из кукурузы, семян масличных культур, водорослей и других жиров уже используется.

Устойчивое авиационное топливо может сократить чистые выбросы углекислого газа самолета примерно на 80%, но предложение ограничено, а использование большего количества биомассы в качестве топлива может составить конкуренцию производству продуктов питания и привести к вырубке лесов.

Второй вариант — использование синтетического устойчивого авиационного топлива, которое включает улавливание углерода из воздуха или других промышленных процессов и его синтез с водородом. Но это сложный и затратный процесс и пока не имеет больших масштабов производства.

Электросамолеты — фантастика или реальность?
Amaire сообщила, что ее гибридный электрический EEL обеспечивает экономию топлива до 40% по сравнению со стандартной версией аналогичного Cessna Skymaster.

Является ли водород вариантом для авиации? Водородное топливо существует уже очень давно, и когда это зеленый водород, произведенный из воды и электролиза на возобновляемых источниках энергии, он не производит углекислый газ. Он также может удерживать больше энергии на единицу массы, чем батареи. Есть два способа использовать водород в самолете: либо вместо обычного реактивного в двигателе, либо в сочетании с кислородом для питания водородных топливных элементов, которые затем вырабатывают электричество для питания самолета.

Проблема в объеме — газообразный водород занимает много места. Вот почему инженеры изучают такие методы, как его охлаждение, чтобы его можно было хранить в жидком состоянии до тех пор, пока он не сгорит в газообразном состоянии. Он по- прежнему занимает больше места, чем авиационное топливо, а резервуары для хранения тяжелые, поэтому до его стабильного применения пройдёт не сало времени.

Airbus проводит много исследований по сжиганию водорода с использованием модифицированных газотурбинных двигателей на платформе A380 и стремится к 2025 году разработать зрелую технологию. Австралийская авиакомпания Rex планирует начать испытания 34-местного водородно-электрического самолета для коротких перелетов в ближайшие несколько лет.

В любом случае высока вероятность, что в ближайшие 10 лет в небо поднимется не мало самолетов использующих альтернативные двигатели (гибридные или водородные). Вполне вероятно, что среди них окажуться и полностью электрические варианты, если в их надежности не будет сомнений.

Читайте также

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

Ученые виртуально развернули и прочли свитки папируса, обугленные при извержении Везувия

Ученые виртуально развернули и прочли свитки папируса, обугленные при извержении Везувия

Российский 3D-принтер печатает керамические узлы для авиадвигателей, выдерживающие 1500 °C

Российский 3D-принтер печатает керамические узлы для авиадвигателей, выдерживающие 1500 °C

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»

Эмулятор PlayStation 5 впервые запустил Astro’s Playroom на Steam Deck

Эмулятор PlayStation 5 впервые запустил Astro’s Playroom на Steam Deck

Virgin Galactic отложила возвращение космических туристов до февраля 2027 года

Virgin Galactic отложила возвращение космических туристов до февраля 2027 года

Новое исследование объяснило, почему мы пишем злые комментарии в соцсетях

Новое исследование объяснило, почему мы пишем злые комментарии в соцсетях