Ученые попытались предсказать, когда электрические самолеты станут реальностью
Электромобилей сейчас становится все больше — практически все известные автопроизводители занимаются созданием транспортных средств, работающих на электричестве. Некоторые компании рассматривают и возможность создания летательных аппаратов, способных использовать не авиационный керосин, а все то же электричество. Причем есть уже и успешные примеры разработок —, но пока, к сожалению, все это не пошло дальше тестов.
На днях опубликованы результаты исследования, авторы которого изучили вопрос практичности электросамолетов досконально. Они попробовали понять, когда станет возможным массовое производство новых летательных аппаратов.
В качестве основы исследования специалисты взяли несколько направлений. Первое — это вопрос достаточной емкости аккумуляторов. Они должны обеспечивать комфортный полет и не разрядиться до прибытия аппарата на место. Второй вопрос — экономическая рентабельность создания электросамолетов. Третий — воздействие на окружающую среду.
Как оказалось, практически все направления более сложные, чем могло бы показаться. К примеру, в третьем вопросе много чего нужно изучить. Это и безопасность процесса производства аккумуляторов для окружающей среды, и возможность использовать «зеленую» энергию для подзарядки батарей и многое другое.
Что касается первого вопроса, то лучшие Li-ion батареи имеют «плотность» в 250 квт*ч на килограмм. Для того, чтобы электросамолет был экономически рентабельным, указанный показатель должен быть в 3–8 раз более высоким. Желательно — около 2000 В*ч/кг.
В целом, емкость батарей по отношению к их весу растет примерно на 3% в год — речь идет о появлении новых технологий, помогающих увеличивать «плотность». Получается, что каждые 25 лет этот показатель удваивается. Так было до сих пор и вполне возможно, что будет и дальше. Правда, есть и вероятность того, что технологии просто достигнут потолка развития и удваиваться батареи не будут.
Как бы там ни было, но для самолета типа 727 нужны аккумуляторы общей емкостью в 800–1200 Вт*ч/кг. Таким образом, придется подождать еще несколько десятилетий, пока создание транспорта нового типа станет возможным. Положительным моментом является то, что электродвигатели более эффективны, чем двигатели внутреннего сгорания.
Что касается вопроса снижения выбросов, то в настоящее время замена самолетов обычного типа на электрические не даст снижения выбросов вредных веществ. Если же инфраструктура будет более современной, а потери внутри сети — ниже, то электросамолет станет более «чистым», чем обычные лайнеры.
Более того, «зеленое» электричество дорожает, так что спрос на него постепенно растет. Соответственно, увеличивается количество разного рода альтернативных энергостанций, которые дают еще более дешевое электричество. Если использовать его для зарядки электросамолетов, то объем выбросов вредных веществ, необходимых для генерации определенного объема электричества, будет постепенно снижаться. К слову, если взять модель экономики электросамолетов, то прямо сейчас она будет рентабельной только в том случае, если нефть будет стоить $100 за баррель.
Если электросамолеты смогут летать на расстояние около 1100 км, то их можно будет использовать в коммерческих рейсах. В этом случае электросамолеты постепенно станут заменять обычные. Как результат, при соотношении электросамолетов и обычных 50/50 потребность в энергии значительно вырастет. Если электросамолеты смогут преодолевать 2200 км, то ими можно будет заменить примерно 80% общемирового авиатранспорта. Соответственно, потребность в электричестве возрастет еще выше.
Как бы там ни было, но вывод ученых однозначен — нам придется ждать около 30 лет до тех пор, пока использование электросамолетов будет выгодным делом для бизнеса. Соответственно, они постепенно будут внедряться в инфраструктуру пассажироперевозок и перевозов грузов.
Nature Energy, 2018. DOI: 10.1038/s41560–018–0294-x
