Elektriniai lėktuvai gali atrodyti futuristiški, tačiau jų pasirodymas – visai ne už kalnų
2022 m. rugsėjo 15 d. „Air Canada“ paskelbė, kad nusipirks 30 elektrinių hibridinių regioninių orlaivių iš Švedijos „Heart Aerospace“[1].
JAV nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos analitikai pažymi ir tai, kad hibridinis elektrinis 50–70 vietų priemiestinis lėktuvas tikrai galėtų pakilti jau 2030-aisiais. Tai, be kita ko, svarbu valdant klimato kaitą.
Šiandien, kaip žinia, apie 3 proc. viso pasaulio išmetamų teršalų išmeta aviacija, o didėjant gyventojų skaičiui tikimasi dar daugiau keleivių ir skrydžių, todėl iki 2050 m. aviacija gali išmesti tris ar penkis kartus daugiau anglies dvideginio nei, tarkim, prieš COVID-19 pandemiją.
Įdomu tai, jog aviacijos inžinierė ir docentė Gökçin Çınar Mičigano universitete kuria tvarios aviacijos koncepcijas, įskaitant hibridinius-elektrinius lėktuvus bei vandenilio kuro alternatyvas, stengiantis sumažinti išmetamų teršalų kiekį, tokiu būdu krypstant technologijų elektrifikavimo linkme. Kita vertus, kodėl gi aviaciją taip sunku elektrifikuoti?
Visiems puikiai žinoma, kad orlaiviai yra vienos iš sudėtingiausių transporto priemonių, tačiau didžiausia jų elektrifikavimo problema yra akumuliatoriaus svoris.
Visgi jei bandytume visiškai elektrifikuoti 737 transporto priemones su šiuolaikiniais akumuliatoriais, turėtume išlaipinti visus keleivius ir krovinį ir užpildyti tą vietą akumuliatoriais, kad galėtume skristi mažiau nei valandą.
Reaktyvinis kuras gali talpinti maždaug 50 kartų daugiau energijos, palyginti su baterijomis, tenkančiomis masės vienetui. Taigi, galima turėti 1 svarą reaktyvinio kuro arba 50 svarų baterijų.
Norint užpildyti šią spragą, turime padaryti ličio jonų baterijas lengvesnes arba sukurti naujas baterijas, kuriose būtų daugiau energijos.
Elektrinė alternatyva yra hibridai
Tvirtinama, jog jei nepavyks visiškai elektrifikuoti 737 transporto priemonių, galima gauti tam tikro kuro sudeginimo naudos iš didesnių purkštukų akumuliatorių, naudojant hibridines varomąsias sistemas[2].
Nepaisant to, stengiamasi, kad tai įvyktų per trumpą laiką, siekiant mažesnių regioninių lėktuvų 2030–2035 m., mat kuo mažiau degalų sudeginama skrydžio metu, tuo mažiau išmetamų šiltnamio efektą sukeliančių dujų.
Taip, hibridiniai elektriniai orlaiviai yra panašūs į hibridinius elektrinius automobilius, nes juose naudojamos baterijos ir aviacinis kuras. Problema ta, kad jokia kita pramonės šaka neturi tokių svorio apribojimų, kaip ta, kuri yra taikoma aviacijos bei kosmoso pramonėje.
Ir iš tiesų, akumuliatorių naudojimas kaip maitinimo pagalbininko kilimo ir pakilimo metu yra daug žadantis pasirinkimas. Be to, riedėjimas iki kilimo ir tūpimo tako naudojant tik elektros energiją taip pat galėtų sutaupyti daug degalų ir sumažinti vietinius išmetamųjų teršalų kiekius oro uostuose.
Būtent todėl ši optimizavimo problema yra tyrimų epicentre.
Hibridai degintų degalus ir skrydžio metu
Hibridizacija matoma kaip vidutinės trukmės galimybė didesniems reaktyviniams lėktuvams, bet vis tik trumpalaikis sprendimas regioniniams orlaiviams.
Tiesa, 2030–2035 m., ko gero, daugiausia dėmesio bus skiriama regioniniams orlaiviams, kuriuose tilps 50–80 keleivių, arba tiems, kurie naudojami kroviniams vežti. Šie hibridai galėtų sumažinti degalų sąnaudas apie 10 proc[3].
Naudodamos elektra varomus hibridus oro linijos taip pat galėtų labiau išnaudoti regioninius oro uostus, sumažindamos spūstis ir laiką, kurį didesni lėktuvai praleidžia tuščiąja eiga ant kilimo bei tūpimo tako. Dėl to artimiausiu laikotarpiu greičiausiai matysime daugiau tvaraus aviacinio kuro naudojimo. (Jau dabar naudojamas kuras, pagamintas iš kukurūzų, aliejinių augalų sėklų, dumblių bei kitų riebalų.)
Tvarus aviacinis kuras gali sumažinti ir grynąjį orlaivio anglies dvideginio išmetimą maždaug 80 proc., tačiau jo tiekimas yra ribotas.
Antrasis variantas – naudoti sintetinį tvarų aviacinį kurą, kuris apima anglies surinkimą iš oro ar kitų pramoninių procesų. Bet tai, kaip žinia, ganėtinai sudėtingas ir brangus procesas, kurio gamybos apimtis dar nėra didelė.
Oro linijų bendrovės taip pat gali optimizuoti savo veiklą trumpuoju laikotarpiu, pavyzdžiui, planuoti maršrutą, kad neskraidytų beveik tuščiais lėktuvais. Tai taip pat sumažintų emisijas.
Vandenilis matomas kaip viena iš pagrindinių tvarios aviacijos technologijų
Vandenilį lėktuve galima naudoti dviem būdais: vietoj įprastų reaktyvinių degalų variklyje arba kartu su deguonimi varyti vandenilio kuro elementus, kurie vėliau generuoja elektrą orlaiviui maitinti.
Problema yra tūris – vandenilio dujos užima labai daug vietos, na, o tokie rezervuarai yra išties sunkūs.
Vis tik derėtų paminėti, jog Australijos oro linijų bendrovė „Rex“ tikisi išbandyti 34 vietų vandeniliu varomą elektrinį lėktuvą, skirtą trumpiems skrydžiams. Tuo tarpu Tarptautinė civilinės aviacijos organizacija aktyviai apibrėžia pramonės tikslus, nagrinėdama, kaip aviacija gali tapti ekologiškai tvari. Jos ilgalaikis tikslas – iki 2050 m. 50 proc. sumažinti grynąjį anglies dvideginio išmetimą, palyginti su 2005 m. lygiu.
