Miksi meillä ei ole sähkölentokoneita?

Miksi meillä ei ole sähkölentokoneita?
CC BY-ND

Sähköautoja, junia, raitiovaunuja ja veneitä on jo olemassa. Tämä johtaa loogisesti kysymykseen: miksi emme näe suuria sähkölentokoneita? Ja näemmekö he pian milloin tahansa?

Miksi meillä on sähköautoja ja junia, mutta vähän sähkölentokoneita? Pääsyy on, että auton tai junan radikaali muokkaaminen on paljon yksinkertaisempaa, vaikka ne näyttäisivätkin ulkopuolelta hyvin samanlaisia ​​kuin perinteiset fossiilisten polttoaineiden ajoneuvot.

Maa-ajoneuvot selviävät helposti ylimääräisestä massasta, joka johtuu sähkön varastoinnista tai sähkökäyttöisistä järjestelmistä, mutta lentokoneet ovat paljon herkempiä.

Esimerkiksi auton massan lisääminen 35% johtaa 13-20% energiankäytön lisääntymiseen. Mutta tasossa energian käyttö on suoraan verrannollinen massaan: lisäämällä sen massaa 35% tarkoittaa, että se tarvitsee 35% enemmän energiaa (kaikki muut asiat ovat samat).

Mutta se on vain osa tarinaa. Lentokoneet kulkevat myös paljon kauempana kuin maa-ajoneuvot, mikä tarkoittaa, että lento vaatii paljon enemmän energiaa kuin keskimääräinen tiematka. Ilma-aluksen on varastoitava kaikki energia, jota tarvitaan massan siirtämiseen jokaisella lennolla (toisin kuin sähköverkkoon kytketty juna). Raskaan energialähteen käyttäminen tarkoittaa siis enemmän energiaa lentoon, joka johtaa ylimääräiseen massaan ja niin edelleen.

Ilma-aluksen massa on ratkaisevan tärkeä, minkä vuoksi lentoyhtiöt punnittavat rahansa matkalaukut. Sähkölentokoneet tarvitsevat akkuja, joissa on riittävästi energiaa kilogrammaa akkua kohti, tai massahionta tarkoittaa, että ne eivät yksinkertaisesti voi lentää pitkiä matkoja.

Lyhyen kantaman lentokoneet

Tästä huolimatta sähkölentokoneet ovat näkyvissä - mutta et näe sähköisiä 747-koneita pian.

Tämän päivän parhaimmat saatavilla olevat litiumioniakkupaketit tarjoavat noin 200 wattituntia (Wh) kilolta, noin 60 kertaa vähemmän kuin nykyinen lentokoneen polttoaine. Tämän tyyppinen akku voi käyttää pieniä sähköisiä ilmatakseja jopa neljään matkustajaan noin 100km: n etäisyydellä. Pidemmille matkoille tarvitaan enemmän energiatiheitä soluja.

Esimerkiksi lyhyen kantaman sähkömatkalaisilla lähiliikennelentokoneilla, jotka kuljettavat jopa 30-ihmistä alle 800km, tarvitaan 750 - 2,000Wh / kg, mikä on noin 6-17% kerosiinipohjaisen lentopetrolin energiasisällöstä. Jopa suuret lentokoneet vaativat yhä kevyempiä akkuja. Esimerkiksi lentokone, joka kuljettaa 140-matkustajia 1,500km: n kohdalla, kuluttaa noin 30kg petrolia matkustajaa kohti. Nykyisessä akkuteknologiassa tarvitaan melkein 1,000kg akkuja matkustajaa kohti.

Jotta alueellisista lähiliikennelentokoneista saadaan täysin sähkökäyttöisiä, akkujen paino on vähennettävä neljä-kymmenkertaiseksi. Akkuenergian pitkäaikainen parantumisaste on ollut noin 3-4% vuodessa, kaksinkertaistunut suunnilleen joka toinen vuosikymmen. Perustuen tämän historiallisen kehityksen jatkumiseen, täysin sähköiseen työmatkalentokoneeseen tarvittava nelinkertainen parannus voitaisiin saavuttaa vuosisadan puolivälissä.

Vaikka tämä saattaa tuntua uskomattoman pitkältä odottelulta, tämä on yhdenmukainen ilmailuteollisuuden muutosajan kanssa sekä infrastruktuurin että lentokoneiden suunnittelun elinkaaren ajan. Uuden lentokoneen suunnittelu kestää noin 5-10 vuotta, ja sen jälkeen se pysyy käytössä 2-3 vuotta. Jotkut lentokoneet lentävät edelleen 50 vuotta ensimmäisen lennon jälkeen.

Täältä tulevat hybridit

Tarkoittaako tämä pitkän matkan lentämistä aina fossiilisiin polttoaineisiin? Ei välttämättä.

Vaikka täysin sähköiset suuret lentokoneet vaativat merkittävän, vielä keksittävän muutoksen energian varastointiin, on olemassa muita tapoja vähentää lentämisen ympäristövaikutuksia.

Hybridisähköisissä lentokoneissa yhdistyvät polttoaineet ja sähkökäyttö. Tähän ilma-alusluokkaan kuuluu suunnittelu ilman paristoja, joissa sähkökäyttöinen järjestelmä parantaa työntövoiman tehokkuutta vähentäen tarvittavan polttoaineen määrää.

Myös hybridielektrisiä lentokoneita paristoilla on kehitteillä, joissa akut voivat antaa ylimääräistä virtaa tietyissä olosuhteissa. Akut voivat sitten tarjota esimerkiksi puhtaan poistumisen ja laskeutumisen päästöjen vähentämiseksi lentokenttien lähellä.

Sähkökoneet eivät ole myöskään ainoa tapa vähentää lentämisen suoraa hiilijalanjälkeä. Myös vaihtoehtoisia polttoaineita, kuten biopolttoaineita ja vetyä, tutkitaan.

Biopolttoaineet, jotka ovat polttoaineita, jotka ovat peräisin kasvit tai levät, käytettiin ensimmäisen kerran kaupallisella lennolla 2008: ssä ja useat lentoyhtiöt ovat suorittaneet kokeita heidän kanssaan. Vaikka merkittävää tutkimusta ei ole laajalti hyväksytty, tutkitaan parhaillaan kestäviä biopolttoaineita, jotka eivät vaikuta makean veden lähteisiin tai elintarvikkeiden tuotantoon.

Vaikka biopolttoaineet tuottavat edelleen hiilidioksidia, ne eivät vaadi merkittäviä muutoksia olemassa olevaan lentokoneeseen tai lentokentän infrastruktuuriin. Vety puolestaan ​​vaatii lentokentän polttoaineen infrastruktuurin täydellisen suunnittelun ja sillä on myös merkittävä vaikutus itse lentokoneen suunnitteluun.

Vaikka vety on erittäin kevyt - vety sisältää kolme kertaa enemmän energiaa kiloa kohti kuin petroli - sen tiheys on erittäin pieni, jopa kun sitä säilytetään nesteenä -250 ℃. Tämä tarkoittaa, että polttoainetta ei voida enää varastoida siipissä, vaan se on siirrettävä rungon sisällä suhteellisen raskaisiin ja tilaa vieviin säiliöihin. Näistä haitoista huolimatta vetykäyttöiset kaukomatkat voivat kulua jopa 12% vähemmän energiaa kuin petroli.

Author

Dries Verstraete, ilmailun suunnittelun ja käyttövoiman vanhempi luennoitsija, Sydneyn yliopisto

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

Video: Future Aircraft - NASA-dokumentti

Liittyvät kirjat

Laskutus: Kaikkein kattavin suunnitelma, jota koskaan ehdotettiin maailmanlaajuisen lämpenemisen kääntämiseksi

Paul Hawken ja Tom Steyer
9780143130444Laajasti levinneen pelon ja apatian edessä kansainvälinen tutkijoiden, ammattilaisten ja tutkijoiden koalitio on koonnut tarjoamaan joukon realistisia ja rohkeita ratkaisuja ilmastonmuutokseen. Tässä on kuvattu sata tekniikkaa ja käytäntöä - jotkut ovat hyvin tunnettuja; jotkut, joita et ole koskaan kuullut. Ne vaihtelevat puhtaasta energiasta tyttärien kouluttamiseen pienituloisissa maissa maankäytön käytäntöihin, jotka vetävät hiiltä pois ilmassa. Ratkaisut ovat olemassa, ovat taloudellisesti kannattavia ja yhteisöt kaikkialla maailmassa toteuttavat niitä taitavasti ja päättäväisesti. Saatavana Amazon

Ilmastoratkaisujen suunnittelu: Poliittinen opas vähähiiliseen energiaan

Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
1610919564Kun ilmastonmuutos vaikuttaa jo meille, tarve vähentää maailmanlaajuisia kasvihuonekaasupäästöjä ei ole vain kiireellinen. Se on pelottava haaste, mutta teknologiat ja strategiat sen täyttämiseksi ovat nykyään olemassa. Pieni joukko energiapolitiikkoja, jotka on suunniteltu ja toteutettu hyvin, voivat saada meidät matkalla kohti vähähiilistä tulevaisuutta. Energiajärjestelmät ovat suuria ja monimutkaisia, joten energiapolitiikan on oltava kohdennettua ja kustannustehokasta. Yhden kokoiset lähestymistavat eivät yksinkertaisesti tee työtä. Poliittiset päättäjät tarvitsevat selkeän ja kattavan resurssin, jossa hahmotellaan energiapolitiikat, joilla on suurin vaikutus ilmaston tulevaisuuteen, ja kuvataan, miten nämä politiikat suunnitellaan hyvin. Saatavana Amazon

Tämä muuttaa kaikkea: kapitalismi vs. ilmasto

kirjoittanut Naomi Klein
1451697392In Tämä muuttaa kaiken Naomi Klein väittää, että ilmastonmuutos ei ole pelkästään toinen asia, joka on jätettävä verojen ja terveydenhuollon välillä. Se on hälytys, joka kutsuu meitä vahvistamaan taloudellisen järjestelmän, joka on jo meitä monin tavoin epäonnistumassa. Klein rakentaa huolellisesti tapaa, jolla kasvihuonekaasupäästömme vähentäminen on meidän tilaisuutemme vähentää samanaikaisesti eriarvoisuutta, kuvitella rikkoutuneita demokratiojamme uudelleen ja rakentaa taloutemme. Hän paljastaa ilmastonmuutoksen denierien ideologisen epätoivon, mahdollisten geoengineerien messiaaniset harhaluulot ja liian monien vihreiden aloitteiden traagisen defeatismin. Ja hän osoittaa täsmälleen, miksi markkinat eivät ole - eivätkä voi - korjata ilmastokriisiä, vaan pahentavat sen sijaan entistä äärimmäisempiä ja ekologisesti haitallisia uuttomenetelmiä, joihin liittyy riehuva katastrofi kapitalismi. Saatavana Amazon

Julkaisijasta:
Ostot Amazon-palvelussa kulkevat sinut tuodakseen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ja ClimateImpactNews.com maksutta ja ilman mainostajia, jotka seuraavat seurantatapojasi. Vaikka napsautat linkkiä, mutta älä osta näitä valittuja tuotteita, kaikki muut, jotka ostat samassa Amazon-vierailussa, maksaa meille pienen palkkion. Sinulle ei aiheudu lisäkustannuksia, joten olkaa hyvä ja edistäkää työtä. Voit myös käytä tätä linkkiä käyttää Amazonia milloin tahansa, jotta voit auttaa tukemaan ponnisteluja.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

seuraa InnerSelfia

facebook-kuvakeTwitter-kuvakeRSS-kuvake

Hanki uusimmat sähköpostitse

{Emailcloak = off}