Eviation'ın Alice prototipi. Ian Langsdon / EPA
İngiltere hükümeti yeni konvansiyonel benzinli ve dizel araç satışını yasaklamayı planlıyor 2040 tarafından. Açıkça plan, tüm vatandaşların elektrikli veya hibrit elektrikli arabalar kullanması veya - daha iyi - yine de bisiklet sürmesi. Ancak elektrifikasyon, karbon yoğunluğu olan diğer yolcu taşıma türlerinden emisyonların azaltılmasına yardımcı olabilir mi?
Bu karmaşık bir sorudur ve büyüklüğün önemli olduğu bir sorudur. Küçük uçakların elektrikle beslenmesi mümkündür. Aslında, birkaç şirket halihazırda küçük elektrikli uçaklar geliştiriyor ve piyasaya girebilirler. önümüzdeki birkaç yıl.
Ancak büyük uçaklar için hepimiz daha sık kullanırız, yakın zamanda gerçekleşmesi pek mümkün değildir. Sorun itici teknoloji değil, enerji depolamasıdır. Jet yakıtı, mevcut en gelişmiş lityum iyon aküye göre kilogram başına yaklaşık 30 kat daha fazla enerji içerir.
Dünyanın en büyük yolcu uçağı Airbus A380, 600 yolcularını 15,000 kilometreye tek bir uçuşla uçurabilir. Ancak, hesaplarıma göre, pillerle sadece 1,000 km'nin biraz üzerinde uçabiliyordu. Tüm yolcular ve kargolar pillerle değiştirilse bile, menzil 2,000 kilometreden daha az olacaktır. Mevcut menzilini korumak için uçağın, mevcut yakıt alımından 30 kat daha ağır pillere ihtiyacı olacak, bu da asla yerden düşmeyeceği anlamına geliyor.
Bu takas, özellikle uzun mesafeli uçuşlar için kötü, çünkü yakıt uçakların kalkıştaki ağırlığının yarısını oluşturuyor. Dahası, yakıt tüketildikçe geleneksel bir uçak daha hafif hale gelir, ancak bir elektrikli uçak tüm uçuş için aynı akü ağırlığını taşımak zorunda kalır. Dediğim gibi, büyüklük önemli.
Beş ila on koltuklu hafif bir uçak için, yakıtın, uçak ağırlığının% 10'ini% 20'e çıkarması muhtemeldir. Yakıtın piller için kolayca değiştirilmesi, uçağın pratik olmayan bir miktarla uçabileceği mesafeyi azaltabilir. Ancak iki veya üç yolcuyu ilave pillerle değiştirmek, 500km'den daha fazla yakıtla çalışan menzile kıyasla 750 kilometre ile 1,000 kilometre arasında bir aralık verir.
İlk ticari model
Ancak, başka bir seçenek olabilir. İsrail firması Eviation Son zamanlarda dünyanın ilk ticari tamamen elektrikli yolcu uçağı olacağını iddia ettiği bir prototip versiyonunu açıkladı. Alice adındaki uçak, sadece piller için jet yakıtı takas etmekle kalmıyor, aynı zamanda itiş sisteminin hava çerçevesine entegre edilme şeklini de geliştiren yepyeni bir tasarım konsepti. 1,000km menzili dokuz yolcu taşıyan Alice'in 2022'te hizmete girmesi bekleniyor.
Alice, küçük, bölgesel seyahatler için pratik bir alternatif olabilir, ancak çoğu tarifeli yolcu uçuşlarında, hatta kısa mesafeli uçuşlarda bile. Peki elektrifikasyon burada nasıl yardımcı olabilir? Batarya teknolojisini geliştirmek bir seçenektir. Olarak bilinen yeni bir teknoloji lityum hava pilleri Teorik olarak jet yakıtıyla aynı enerji yoğunluğuna erişebilir. Ancak, yine de laboratuar aşamasındalar. Havacılık endüstrisinin aşırı emniyetli bilinçli doğası göz önüne alındığında, gelecekteki uçakları kanıtlanmamış teknoloji üzerine planlamak pek mümkün değildir.
Gelecek 20 ile 30 arasındaki kısa mesafeli uçuşlar için daha fazla muhtemel olan şey, mevcut turbofan motorlarını yeni elektrikli tahrik sistemleriyle birleştiren hibrid uçaklar. Bu daha esnek hibrit sistem, kalkış için gereken yüksek itiş gücü ve uzun bir seyir için gereken enerji yoğunluğunu sağlamak için optimize edilebilir.
Melez E-Fan X. hava otobüsü
Bu bölgede aktif olarak takip edilen bir alandır. E-FanX Airbus, Rolls-Royce ve Siemens'i kapsayan proje, hibrid elektrik tahrikli uçuş göstericisi geliştirmek üzere bir araya geldi. Genellikle 146 yolcularını taşıyan bir BAe 100 uçağı kullanarak, uçağın dört adet Honeywell turbofan motorundan birini iki megavatlık bir elektrik motoru tarafından tahrik edilen bir fan ile değiştirmeyi planlıyorlar.
Projenin ilk aşamalarında, elektrik aslında uçağın gövdesinde (ana gövde) bulunan bir Rolls-Royce AE2100 gaz türbini tarafından sağlanacak. Ancak E-FanX, hibrit elektrik teknolojisinin gelişiminde hala önemli bir adım olacaktır. Airbus diyor ki bu teknolojiyi 100 koltuklu uçaklar için 2030'lerin kullanımına sunmak istiyor.
İki büyük turbofan kullanan geleneksel tasarımlardan daha verimli sözde dağıtımlı tahrik sisteminde birden çok küçük elektrikli itici güç içeren bir düzlemi donatmak da mümkündür. Bu fikir, ayrı gövde ve kanatların tek bir parça halinde birleştirilmesiyle elde edilebilir. “harmanlanmış kanat gövdesi”, Daha aerodinamik tasarımda, iticileri hava çerçevesi ile daha verimli bir şekilde entegre ediyor. Bu, uçağın ihtiyaç duyduğu enerji miktarını% 20 oranında azaltabilir.
Ancak, dünyanın iki ana uçak üreticisinin hiçbiri, Boeing ve Airbus, harmanlanmış kanat teknolojisini aktif olarak takip etmiyor. Bu kadar büyük bir tasarım kaymasının çok fazla teknik zorluğu var ticari olarak uygulanabilir kılmak şimdi. Örneğin, çoğu havaalanı karışımlı kanatlı bir uçağı barındıramazdı.
hiçbir alternatif
Ne yazık ki, çoğumuz yaptığımız uçuşlar için şu anda jet yakıtlı turbofanlar için pratik bir alternatif yoktur. Bu sebeple, ana uçak motor üreticileri, mevcut motor teknolojilerini geliştirmeye büyük yatırım yapıyorlar. Uluslararası Hava Taşımacılığı Birliği tahmin ediyor her yeni uçak jeneratörü ortalama olarak değiştirdiği modelden% 20 daha fazla yakıt tasarrufludur ve havayolları önümüzdeki on yıl boyunca yeni uçaklara 1.3 trilyon ABD Doları yatırım yapacaklardır.
Örneğin, Rolls-Royce'un en yeni motoru Trent XWB bu yeni güç Airbus A350, “dünyanın en verimli büyük aero-motoru” olarak pazarlanmaktadır. Airbus, motorun A350'in “önceki nesil uçaklara kıyasla% 25 daha düşük işletme maliyeti, yakıt yakması ve CO₂ emisyonu” elde etmesine yardımcı olacağını iddia ediyor.
Yeni nesil Rolls-Royce motoru UltraFanTMyakıt tüketimi ve CO₂ emisyonlarında% 20% 25 daha fazla azalma sağlayacaktır ve 2025'te hizmete girmesinden kaynaklanmaktadır.
Ancak, havacılığın şu anda yalnızca% 2'in küresel CO₂ emisyonlarının% 3'ine katkıda bulunduğunu hatırlamakta fayda var. Bu, tüm taşımacılık sektörü için% 30 ile% 35 arasında ve elektrik üretimi için% 30 ile% 35 arasındadır.
Uçak yolcu sayısı iki katına çıkması bekleniyor önümüzdeki yirmi yılda, ancak toplam emisyonlar da öyledir; bu nedenle havacılığın problemin daha büyük bir parçası olması pek mümkün değildir. Havacılık emisyonlarının uçak üretimi başına% 20 oranında düşürülmesi muhtemelen sürdürülebilir bir gelişme olmayabilir. Ancak hibrit uçaklar bir gerçeklik haline getirilirse, uçmak gerçekten toplam emisyonlara bugün olduğundan daha az katkıda bulunuyor olabilir.
Yazar hakkında
Duncan Walker, Uygulamalı Aerodinamikte Öğretim Görevlisi, Loughborough University
Bu makale şu adresten yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak Orijinal makale.
books_technology
