Hvorfor har vi ikke elektriske fly?

El-biler, tog, sporvogne og både findes allerede. Det fører logisk til spørgsmålet:hvorfor ser vi ikke store elektriske fly? Og ser vi dem snart?

Hvorfor har vi elbiler og tog, men få elektriske fly? Hovedårsagen er, at det er meget enklere at radikalt ændre en bil eller et tog, også selvom de ligner traditionelle køretøjer med fossilt brændstof udvendigt.

Landkøretøjer kan nemt klare den ekstra masse fra ellager eller elektriske fremdriftssystemer, men fly er meget mere følsomme.

For eksempel, øger massen af ​​en bil med 35% fører til en stigning i energiforbruget på 13-20%. Men for et fly, energiforbruget er direkte proportionalt med massen:at øge dens masse med 35 % betyder, at den har brug for 35 % mere energi (alt andet lige).

Men det er kun en del af historien. Fly rejser også meget længere end landkøretøjer, hvilket betyder, at en flyvning kræver langt mere energi end en gennemsnitlig roadtrip. Luftfartøjer skal gemme al den energi, der er nødvendig for at flytte sin masse for hver flyvning (i modsætning til et tog, der er tilsluttet et elektrisk net). Brug af en tung energikilde betyder således, at der er brug for mere energi til en flyvning, hvilket fører til ekstra masse, og så videre og videre.

For et fly, masse er afgørende, hvilket er grunden til, at flyselskaberne omhyggeligt vejer bagage. Elektriske fly har brug for batterier med nok energi pr. kilogram batteri, eller massestraffen betyder, at de simpelthen ikke kan flyve lange afstande.

Kortdistancefly

På trods af dette, elektriske fly er i horisonten - men du vil ikke se elektriske 747'ere foreløbig.

Dagens bedst tilgængelige lithium-ion-batteripakker leverer omkring 200 watt-timer (Wh) pr. Kilogram, omkring 60 gange mindre end nuværende flybrændstof. Denne type batteri kan drive små elektriske lufttaxier med op til fire passagerer over en afstand på omkring 100 km. Ved længere ture, der er brug for flere energitætte celler.

Kortrækkende elektriske pendlerfly, der transporterer op til 30 personer i mindre end 800 km, for eksempel, kræver specifikt mellem 750 og 2, 000Wh/kg, hvilket er cirka 6-17% af petroleumbaseret jetbrændstofs energiindhold. Selv større fly kræver stadigt lettere batterier. For eksempel, et fly med 140 passagerer til 1, 500 km forbruger omkring 30 kg petroleum pr. Passager. Med den nuværende batteriteknologi, næsten 1, Der kræves 000 kg batterier pr. passager.

For at gøre regionale pendlerfly fuldt elektriske kræver det en fire- til tidobling af batterivægten. Den langsigtede historiske forbedringsrate for batterienergi har været omkring 3-4 % om året, fordobles omkring hvert andet årti. Baseret på en fortsættelse af denne historiske tendens, den firedobbelte forbedring, der er nødvendig for et fuldt elektrisk pendlerfly, kunne potentielt nås omkring midten af ​​århundredet.

Selvom dette kan virke som en utrolig lang ventetid, dette er i overensstemmelse med tidsskalaen for ændringer i luftfartsindustrien for både infrastrukturen og flydesignets livscyklus. Et nyt fly tager omkring 5-10 år at designe, og vil derefter forblive i tjeneste i to til tre årtier. Nogle fly flyver stadig 50 år efter deres første flyvning.

Her kommer hybriderne

Betyder det, at langdistanceflyvning altid vil være afhængig af fossile brændstoffer? Ikke nødvendigvis.

Mens fuldt elektriske store fly kræver en større, endnu ikke opfundet skift i energilagring, der er andre måder at reducere miljøbelastningen ved at flyve på.

Hybrid-elektriske fly kombinerer brændstof med elektrisk fremdrift. Denne klasse af fly inkluderer design uden batterier, hvor det elektriske fremdriftssystem tjener til at forbedre fremdriftseffektiviteten, reducere den nødvendige mængde brændstof.

Hybrid-elektriske fly med batterier er også under udvikling, hvor batterierne kan give ekstra strøm under særlige omstændigheder. Batterier kan så, for eksempel, sørge for ren start og landing for at reducere emissioner nær lufthavne.

Elektriske fly er heller ikke den eneste måde at reducere det direkte kulstofaftryk ved at flyve. Alternative brændstoffer, såsom biobrændstoffer og brint, bliver også undersøgt.

Biobrændstoffer, som er brændstoffer, der stammer fra planter eller alger, blev første gang brugt på en kommerciel flyvning i 2008, og flere flyselskaber har udført forsøg med dem. Selvom det ikke er bredt vedtaget, betydelig forskning undersøger i øjeblikket bæredygtige biobrændstoffer, der ikke påvirker ferskvandskilder eller fødevareproduktion.

Mens biobrændstoffer stadig producerer CO₂, de kræver ikke væsentlige ændringer af eksisterende fly eller lufthavnsinfrastruktur. Brint, på den anden side, kræver et fuldstændigt omdesign af brændstofinfrastrukturen i lufthavnen og har også en væsentlig indflydelse på selve flyets design.

Mens brint er meget let - brint indeholder tre gange mere energi pr. kilogram end petroleum - er dens massefylde meget lav, selv når den opbevares som en væske ved -250 ℃. Det betyder, at brændstof ikke længere kan opbevares i vingen, men skal flyttes til relativt tunge og omfangsrige tanke inde i skroget. På trods af disse ulemper, brintdrevne langdistanceflyvninger kan forbruge op til 12% mindre energi end petroleum.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.