Varför har vi inte elektriska flygplan?

Varför har vi inte elektriska flygplan?
CC BY-ND

Elbilar, tåg, spårvagnar och båtar finns redan. Det leder logiskt till frågan: varför ser vi inte stora elektriska flygplan? Och kommer vi att se dem när som helst snart?

Varför har vi elbilar och tåg, men få elplan? Det främsta skälet är att det är mycket enklare att radikalt ändra en bil eller tåg, även om de ser väldigt lika ut som traditionella fossila fordon på utsidan.

Landfordon kan enkelt hantera den extra massan från ellagring eller elektriska framdrivningssystem, men flygplan är mycket känsligare.

Till exempel ökar massan på en bil med 35% till en ökad energianvändning av 13-20%. Men för ett plan är energianvändningen direkt proportionell mot massan: att öka massan med 35% betyder att den behöver 35% mer energi (allt annat lika).


Få det senaste från InnerSelf


Men det är bara en del av historien. Flygplan reser också mycket längre än markfordon, vilket innebär att en flygning kräver mycket mer energi än en genomsnittlig vägresa. Flygplan måste lagra ombord all energi som behövs för att flytta sin massa för varje flygning (till skillnad från ett tåg anslutet till ett elektriskt nät). Att använda en tung energikälla innebär alltså att mer energi behövs för en flygning, vilket leder till extra massa och så vidare.

För ett flygplan är massan avgörande, varför flygbolagen väger snabbt bagage. Elektriska flygplan behöver batterier med tillräckligt med energi per kilogram batteri, eller massstraffet innebär att de helt enkelt inte kan flyga långa sträckor.

Flygplan med kort räckvidd

Trots detta är elektriska flygplan i horisonten - men du kommer inte att se elektriska 747 snart någon gång.

Dagens bästa tillgängliga litiumjonbatterier ger cirka 200 wattimmar (Wh) per kilogram, ungefär 60 gånger mindre än nuvarande flygbränsle. Denna typ av batteri kan driva små elektriska luftbilar med upp till fyra passagerare över ett avstånd av cirka 100km. För längre resor behövs mer energitäta celler.

Elektriska pendelfly med kort räckvidd som transporterar upp till 30 personer för mindre än 800 km, till exempel, kräver specifikt mellan 750 och 2,000Wh / kg, vilket är en del 6-17% av fotogenbaserat jetbränsle energiinnehåll. Även större flygplan kräver allt lättare batterier. Exempelvis förbrukar ett plan som transporterar 140-passagerare för 1,500km cirka 30kg fotogen per passagerare. Med aktuell batteriteknologi behövs nästan 1,000kg batterier per passagerare.

För att göra regionala pendelflygplan helt elektriska krävs en fyra till tiofaldig minskning av batterivikt. Den långsiktiga historiska förbättringsgraden för batterienergi har varit cirka 3-4% per år och fördubblats ungefär varannan årtionde. Baserat på en fortsättning av denna historiska trend kan den fyrfaldiga förbättringen som behövs för ett helt elektriskt pendelflygplan potentiellt uppnås runt mitten av seklet.

Även om detta kan tyckas vara en otroligt lång väntetid, är detta i överensstämmelse med tidsskalan för förändringar inom flygbranschen för både infrastruktur och flygplanens designcykel. Ett nytt flygplan tar cirka 5-10 år att designa och kommer då att vara i drift i två till tre decennier. Vissa flygplan flyger fortfarande 50 år efter sin första flygning.

Här kommer hybriderna

Betyder det att långväga flygningar alltid kommer att förlita sig på fossila bränslen? Inte nödvändigtvis.

Även om helt elektriska stora flygplan kräver en stor men ändå uppfinnbar förändring av energilagring, finns det andra sätt att minska flygpåverkan på miljön.

Hybridelektriska flygplan kombinerar bränslen med elektrisk framdrivning. Denna klass av flygplan inkluderar design utan batterier, där det elektriska framdrivningssystemet tjänar till att förbättra drivkraften och minska mängden bränsle som behövs.

Hybridelektriska flygplan med batterier är också under utveckling, där batterierna kan ge extra kraft under specifika omständigheter. Batterier kan då till exempel ge ren start och landning för att minska utsläppen nära flygplatser.

Elektriska flygplan är inte heller det enda sättet att minska flygets direkta kolavtryck. Alternativa bränslen, som biobränslen och väte, undersöks också.

Biobränslen, som är bränslen härrörande från växter eller alger, användes först på en kommersiell flygning i 2008 och flera flygbolag har genomfört försök med dem. Även om det inte är allmänt antaget undersöker för närvarande viktig hållbar biobränslen som inte påverkar sötvattenkällor eller livsmedelsproduktion.

Medan biobränslen fortfarande producerar CO₂, kräver de inte väsentliga förändringar av befintliga flygplan eller flygplatsinfrastruktur. Väte kräver å andra sidan en fullständig omdesign av flygplatsens bränsleinfrastruktur och har också en betydande inverkan på själva flygplanets utformning.

Väte är väldigt lätt - väte innehåller tre gånger mer energi per kilogram än fotogen - densiteten är mycket låg, även om den lagras som en vätska vid -250 ℃. Detta innebär att bränsle inte längre kan förvaras i vingen utan måste flyttas till relativt tunga och skrymmande tankar inom flygkroppen. Trots dessa nackdelar kan vätgasdrivna långdistansflyg konsumeras upp till 12% mindre energi än fotogen.

Om författaren

Dries Verstraete, universitetslektor i flyg- och rymddesign och framdrivning, University of Sydney

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

Video: Future Aircraft - NASA Documentary

relaterade böcker

Drawdown: Den mest omfattande planen som någonsin föreslagits för att omvända global uppvärmning

av Paul Hawken och Tom Steyer
9780143130444Mot bakgrund av utbredd rädsla och apati har en internationell koalition av forskare, yrkesverksamma och forskare kommit ihop för att erbjuda en rad realistiska och djärva lösningar på klimatförändringen. Ett hundra tekniker och metoder beskrivs här-några är välkända; något du kanske aldrig har hört talas om. De sträcker sig från ren energi för att utbilda flickor i låginkomstländer till markanvändningspraxis som drar kol ut ur luften. Lösningarna finns, är ekonomiskt lönsamma och samhällen runt om i världen håller för närvarande på att anta dem med skicklighet och beslutsamhet. Finns på Amazon

Utformning av klimatlösningar: En policyhandbok för lågkol Energi

av Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
1610919564Med effekterna av klimatförändringen redan på oss är behovet av att minska de globala utsläppen av växthusgaser inget mindre än brådskande. Det är en skrämmande utmaning, men tekniken och strategierna för att möta den finns idag. En liten uppsättning energipolicy, utformad och implementerad väl, kan leda oss till en framtid med låga koldioxidutsläpp. Energisystem är stora och komplexa, så energipolitiken måste vara fokuserad och kostnadseffektiv. One-size-passar-alla tillvägagångssätt kommer helt enkelt inte att få jobbet gjort. Policymakers behöver en tydlig, omfattande resurs som beskriver energipolitiken som kommer att få störst påverkan på vår klimatframtid och beskriver hur man utformar dessa policyer väl. Finns på Amazon

Detta förändrar allt: Kapitalism vs. Klimat

av Naomi Klein
1451697392In Detta förändrar allt Naomi Klein hävdar att klimatförändringen inte bara är en annan fråga som ska lämnas snyggt mellan skatter och hälsovård. Det är ett larm som kräver att vi fixar ett ekonomiskt system som redan misslyckas på många sätt. Klein bygger noggrant fallet för hur massivt att minska våra utsläpp av växthusgaser är vår bästa chans att samtidigt minska ojämlikheterna i olikheterna, återinföra våra brutna demokratier och bygga om våra slagna lokala ekonomier. Hon avslöjar den ideologiska desperationen av klimatförändringsförnekarna, de geoengineers messianiska vansinne och den tragiska defeatismen av alltför många vanliga gröna initiativ. Och hon visar exakt varför marknaden inte har och kan inte fixa klimatkrisen, men kommer istället att göra saker värre, med alltmer extrema och ekologiskt skadliga utvinningsmetoder, tillsammans med katastrofal katastrofkapitalism. Finns på Amazon

Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}