Оффтоп: Полностью электрический самолет – утопия или реальность?
Недавно Илон Маск, генеральный директор компании Tesla Motors, представил широкой общественности аккумуляторы Tesla для дома и бизнеса. Стоя $3500, они представляют собой систему из блоков емкостью в 100 киловатт-часов, которая заряжается от солнца или электрической сети. И хотя данный продукт все еще должен себя оправдать, он позволяет размышлять о возможных последствиях подобных технологий для других индустрий. Например, в авиационной индустрии уже некоторое время растет уровень интеграции электрических элементов в самолет. Возможно ли, что, учитывая новые разработки, вскоре мы лицезреем подъем полностью электрического пассажирского самолета?
Идея использования электрической энергии в авиации всегда была чрезвычайно популярна среди экологов. В последние годы развитие электрических самолетов достигло ранее невообразимых масштабов, особенно с точки зрения экологичности и энергетической эффективности. Тем не менее, на текущий момент, лишь небольшие самолеты позволяют продуктивно интегрировать электрические системы.
Полностью электрический самолет – утопия или реальность?Дело в том, что, по словам Сильви Готье, директора по инженерным разработкам в Bombardier, существующие примеры электрических самолетов обладают сравнительно небольшой автономией. Например, полностью электрический самолет Airbus e-fan с двумя электромоторами и общей мощностью в 60 кВт, может преодолеть дистанцию в 160 км за один час. Однако затем ему потребуется еще час на полную подзарядку.
Таким образом, основными вызовами, стоящими перед производителями крупных пассажирских авиалайнеров остаются высокие электрические нагрузки на борту и количество энергии, которое способна произвести энергоустановка. И все-таки, несмотря на трудности, в отрасли достаточно энтузиастов, которые верят в подобные проекты.
«Будущее авиации является электрическим, в этом нет сомнений. Электродвигатель обладает совершенно уникальные возможности по сравнению с тем, что существует в настоящее время. Конечно, есть еще много проблем, ведь пока интеграция данной технологии распространилась только для определенных типов самолетов, предназначенных для определенных целей... Тем не менее, я считаю, что первый электрический самолет, вместимостью в 10 или более пассажиров, будет разработан в ближайшее десятилетие», - рассказывает Тая Боскарол, представляя команду инженеров Pipistrel из Словакии, которые разработали двухместный электрический самолет Pipistrel Aircraft Taurus Electro.
Многие эксперты утверждают, что самыми большими препятствиями на пути к электрификации авиационной индустрии на данный момент являются технологии, ограничивающие вес аккумуляторов и количество производимой энергии во время полета. Хотя для некоторых типов самолетов таких препятствий больше нет (электрические планеры, электрические учебные самолеты), в области коммерческих перевозок существует целый ряд дополнительных нюансом, касающихся энергоэффективности и беспроводной передачи энергии во время полета. Для того, чтобы новые технологии стали применимы в большой авиации, следующее поколение энергоустановок должно производить колоссальное количество энергии. При этом аккумуляторы должны быть одновременно меньше в весе и размерах, чем литий-ионные разработки, доступные на сегодняшний день.
В тоже время, встречаются и более скептические оценки. Так, некоторые утверждают, что полностью электрические самолеты потребуют полной перекомпоновки конструкции. Профессор Питер Малкин, возглавляющий группу из Крэнфилдского университета, которая занимается исследованием применения электрической энергии в транспортной сфере, в течение некоторого времени в тесном сотрудничестве с #Airbus, #RollsRoyce и #НАСА изучал гибридные и полностью электрические технологии самолетов. Питер заявляет, что не считает возможным применение аккумуляторов для больших самолетов в будущем.
Полностью электрический самолет – утопия или реальность?«Безусловно, гибридные электродвигатели продвинулись далеко вперед. Экспирементальные модели, разработанные НАСА, достигли почти 70% показателей в энергосбережении. Это огромный прорыв; но его интеграция потребует полной перекомпоновки самолетов. Кроме того, для таких самолетов будут необходимы сверхпроводящие системы электроснабжения, намного производительнее батарей. Это, в свою очередь, потребует установки систем криоохлаждения. Для данной задачи мы предлагаем использовать такие охладительные жидкости, как сжиженный природный газ (СПГ) или жидкий водород. Они вполне могут использоваться в качестве топлива для дальнейшего сокращения загрязняющих выбросов: СПГ намного чище, чем топливо для реактивных двигателей, а его цена составляет около половины стоимости авиакеросина, - объясняет Питер. - Результаты снижения выбросов могут оказать заметное влияние на предотвращения процессов глобального потепления – возможно даже большее, чем, скажем, возобновляемые энергетические системы. Однако, такие технологии потребуют огромных инвестиций всей аэрокосмической промышленности и, вероятно, станут наиболее значительным новшеством в мире авиации с момента введения реактивного двигателя. Поэтому развитие таких технологий в отрасли продвигается очень осторожно и медленно».
#Bombardier также сомневается в перспективности применении аккумуляторов для коммерческих самолетов. «Электрические аккумуляторы - это не та технология, которую мы склонны рассматривать в качестве источника энергии, поскольку она ограничивает индивидуальной эффективность. Скажем, для самолета Boeing 787 потребность в электроэнергии составляет почти 1 МВт. Это вдвое больше, чем для самолета #Boeing 777, не смотря на то, что он в два раза больше. Поэтому мощность внутри самолета требует соответствующей оптимизации, - продолжает Сильви Готье. - Технологии «более электрического самолета» несут в себе намного больший потенциал. Boeing 787 – первый самолет такого типа. С развитием интеграции и эффективности электрических компонентов, можно ожидать, что к 2020 году такие технологии будут применимы также в региональных, узкофюзеляжных и широкофюзеляжных самолетах. Тем не менее, даже с учетом времени и развития технологий, они по-прежнему будут работать на топливных двигателях».
Фрэнк Антон, напротив, убежден, что эксплуатация гибридных электрических самолетов вместимостью от 50 до 100 пассажиров является вполне реальной в среднесрочной перспективе. Исследователи из Siemens разработали электрический двигатель для самолетов, который обладает в 5 раз большей мощностью по сравнению с самыми мощными на сегодняшний день электродвигателями для самолетов. Мотор весит немногим более 50 кг, а его мощность составляет 260 кВт. В #Siemens говорят, что двигатель разрабатывался специально для самолетов и способен обеспечить взлет самолета массой до 2 тонн. «Такие новшества могут позволить наладить серийное производство гибридных и электрических самолетов», - рассказывает Фрэнк Антон, руководитель eAircraft в Siemens Corporate Technology.
Пожалуй, помимо технологических аспектов, самым важным вопросом остается стоимость эксплуатации электрических самолетов. Согласно данным производителя Pipistrel, она может быть в 25 раз меньше, по сравнению с керосиновыми моделями. «Стоимость полета Pipistrel Alpha Trainer на авиационном топливе, включая расходы на обслуживание, составляет 25 евро в час. В то же время, полет на электрическом самолете Pipistel обойдется в 1 евро за час. Эта разница настолько большая, что первоначальные инвестиции в электрический самолет Pipistel окупаются менее чем за 400 часов полета», - рассказывает Тая Боскарол из Pipistrel.
Представители #Airbus утверждают, что часовой полет на электрическом самолете e-fan будет стоить около $16. Для сравнения, за такое же время самолет такого же типа израсходует топлива на сумму в $55. Конечная цель Airbus - создать гибридный электрический самолет для региональных перевозок вместимостью в 70- 80 кресел. Намеченные сроки производства, как утверждают в Airbus, рассчитаны на 2050 год.
Очевидно, что основной технологический барьер, который необходимо преодолеть, это мощность электроустановки. Таким образом, разработка электрических самолетов зависит не только от скорости, с которой улучшаются технологии производства аккумуляторов, но и от того, как быстро изобретут достаточно мощные электродвигатели для пассажирских лайнеров. Тем не менее, учитывая энтузиазм и качество существующих разработок, вполне вероятно, что благодаря интеграции электрических элементов, будущее авиационной индустрии в сегменте крупных самолетов станет не только более экономичным, но и более экологическим.
Источник: http://www.aerotime.aero/ru/%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8/people-news/%D0%BC%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5/17519-%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C%D1%8E-%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9-%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D1%82-%E2%80%93-%D1%83%D1%82%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%8F-%D0%B8%D0%BB%D0%B8-%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C
