Kereta elektrik, kereta api, trem dan bot sudah ada. Itu secara logik membawa kepada soalan: kenapa kita tidak melihat pesawat elektrik besar? Dan akankah kita melihat mereka dalam masa terdekat?
Kenapa kita mempunyai kereta elektrik dan kereta api, tetapi beberapa pesawat elektrik? Sebab utama adalah lebih mudah untuk mengubah suai kereta atau kereta api secara radikal, walaupun kelihatan sangat mirip dengan kenderaan fosil tradisional di luar.
Kenderaan darat dapat dengan mudah menampung jisim tambahan dari storan elektrik atau sistem pendorong elektrik, tetapi pesawat jauh lebih sensitif.
Sebagai contoh, meningkatkan jisim kereta oleh 35% membawa kepada peningkatan penggunaan tenaga 13-20%. Tetapi bagi satah, penggunaan tenaga adalah berkadar secara langsung dengan jisim: meningkatkan jisimnya dengan 35% bermakna ia memerlukan lebih banyak tenaga 35 (semua perkara lain menjadi sama).
Tetapi itu hanya sebahagian daripada cerita. Pesawat juga bergerak lebih jauh dari kenderaan darat, yang bermaksud penerbangan memerlukan lebih banyak tenaga daripada perjalanan jalan raya. Pesawat mesti menyimpan di atas semua tenaga yang diperlukan untuk memindahkan jisimnya untuk setiap penerbangan (tidak seperti kereta api yang disambungkan ke grid elektrik). Menggunakan sumber tenaga yang banyak itu bermakna lebih banyak tenaga diperlukan untuk penerbangan, yang membawa kepada massa tambahan, dan seterusnya dan seterusnya.
Untuk pesawat, jisim adalah penting, itulah sebabnya syarikat penerbangan dengan cepat menimbang bagasi. Pesawat elektrik memerlukan bateri dengan tenaga yang cukup untuk setiap kilogram bateri, atau penalti jisim berarti mereka tidak dapat terbang jarak jauh.
Pesawat jarak jauh
Walaupun demikian, pesawat elektrik berada di cakrawala - tetapi anda tidak akan melihat 747 elektrik dalam waktu dekat.
Pek bateri ion lithium terbaik yang disediakan hari ini menyediakan sekitar jam watt 200 (Wh) setiap kilogram, kira-kira 60 kali kurang daripada bahan api pesawat semasa. Bateri jenis ini boleh menggerakkan teksi udara elektrik kecil dengan sehingga empat penumpang lebih dari jarak sekitar 100km. Untuk perjalanan yang lebih panjang, sel-sel yang lebih padat diperlukan.
Pesawat komuter elektrik jarak pendek yang membawa kepada orang 30 kurang daripada 800km, misalnya, memerlukan secara khusus di antara 750 dan 2,000Wh / kg, yang mana kandungan 6-17 daripada kandungan tenaga bahan api jet berasaskan minyak tanah. Malah pesawat yang lebih besar memerlukan bateri yang lebih ringan. Sebagai contoh, sebuah kapal yang membawa penumpang 140 untuk 1,500km menggunakan kira-kira 30kg minyak tanah bagi setiap penumpang. Dengan teknologi bateri semasa, hampir 1,000kg bateri diperlukan bagi setiap penumpang.
Untuk membuat pesawat komuter seragam elektrik sepenuhnya memerlukan penurunan berat badan sebanyak empat hingga sepuluh kali ganda. Kadar peningkatan jangka panjang sejarah dalam tenaga bateri adalah sekitar 3-4% setahun, dua kali ganda kira-kira setiap dua dekad. Berdasarkan kesinambungan trend sejarah ini, peningkatan empat kali ganda yang diperlukan untuk pesawat komuter elektrik sepenuhnya berpotensi dicapai sekitar pertengahan abad.
Walaupun ini mungkin kelihatan menunggu lama, ini adalah selaras dengan skala masa perubahan dalam industri penerbangan untuk kedua-dua prasarana dan kitaran reka bentuk pesawat. Pesawat baru mengambil masa sekitar 5-10 tahun untuk mereka bentuk, dan kemudiannya akan kekal dalam perkhidmatan selama dua hingga tiga dekad. Sesetengah pesawat masih terbang tahun 50 selepas penerbangan pertama mereka.
Di sini datang kacukan
Adakah ini bermakna jarak jauh akan sentiasa bergantung kepada bahan api fosil? Tidak semestinya.
Walaupun pesawat besar elektrik yang lengkap memerlukan peralihan yang besar, namun dapat dicipta dalam simpanan tenaga, ada cara lain untuk mengurangkan kesan alam sekitar terbang.
Pesawat elektrik hibrid menggabungkan bahan api dengan pendorong elektrik. Kelas pesawat ini termasuk reka bentuk tanpa bateri, di mana sistem pendorong elektrik berfungsi untuk meningkatkan kecekapan teras, mengurangkan jumlah bahan api yang diperlukan.
Pesawat hibrida elektrik dengan bateri juga sedang berkembang, di mana bateri dapat memberikan daya tambahan dalam keadaan tertentu. Bateri boleh, misalnya, menyediakan pembersihan dan pendaratan bersih untuk mengurangkan pelepasan berhampiran lapangan terbang.
Pesawat elektrik juga bukan satu-satunya cara untuk mengurangkan jejak karbon langsung terbang. Bahan api alternatif, seperti biofuel dan hidrogen, juga sedang disiasat.
Biofuel, yang merupakan bahan api berasal dari tumbuhan atau alga, mula digunakan pada penerbangan komersil di 2008 dan beberapa syarikat penerbangan telah melakukan percubaan dengan mereka. Walaupun tidak digunakan secara meluas, penyelidikan penting sedang menyiasat biofuel yang mapan yang tidak memberi impak kepada sumber air tawar atau penghasilan makanan.
Walaupun biofuel masih menghasilkan CO?, ia tidak memerlukan perubahan ketara pada pesawat sedia ada atau infrastruktur lapangan terbang. Hidrogen, sebaliknya, memerlukan reka bentuk semula lengkap infrastruktur penjanaan bahan api lapangan terbang dan juga mempunyai kesan yang ketara ke atas reka bentuk pesawat itu sendiri.
Walaupun hidrogen sangat ringan - hidrogen mengandungi tiga kali lebih banyak tenaga per kilogram daripada minyak tanah – ketumpatannya sangat rendah, walaupun disimpan sebagai cecair pada -250?. Ini bermakna bahan api tidak lagi boleh disimpan di sayap tetapi perlu dialihkan ke tangki yang agak berat dan besar di dalam badan pesawat. Walaupun terdapat kelemahan ini, penerbangan jarak jauh yang menggunakan bahan api hidrogen boleh digunakan sehingga 12 kurang tenaga daripada minyak tanah.
Tentang Pengarang
Dries Verstraete, Pensyarah Kanan dalam Reka Bentuk dan Pengambilan Aeroangkasa, Universiti Sydney
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
Video: Pesawat Masa Depan - Dokumentari NASA
{vembed Y = Y1gAusOW-RU}
Buku-buku yang berkaitan
Pengeluaran: Rancangan Paling Komprehensif yang Pernah Dicadangkan untuk Membalik Pemanasan Global
oleh Paul Hawken dan Tom Steyer
Dalam menghadapi rasa takut dan tidak peduli yang luas, koalisi penyelidik, profesional dan ahli sains antarabangsa telah berkumpul untuk menawarkan satu set penyelesaian yang realistik dan berani terhadap perubahan iklim. Seratus teknik dan amalan dijelaskan di sini-ada yang terkenal; ada yang tidak pernah anda dengar. Mereka terdiri dari tenaga bersih untuk mendidik anak perempuan di negara berpendapatan rendah untuk amalan guna tanah yang menarik karbon dari udara. Penyelesaiannya wujud, bersifat ekonomi, dan masyarakat di seluruh dunia kini menguatkuasakan mereka dengan kemahiran dan keazaman. Tersedia di Amazon
Merancang Penyelesaian Iklim: Panduan Dasar untuk Tenaga Rendah Karbon
oleh Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Dengan kesan perubahan iklim yang menimpa kita, keperluan untuk mengurangkan pelepasan gas rumah kaca global tidak kurang hebatnya. Ini adalah cabaran yang menakutkan, tetapi teknologi dan strategi untuk menanganinya ada sekarang. Sebilangan kecil dasar tenaga, yang dirancang dan dilaksanakan dengan baik, dapat membawa kita ke arah masa depan yang rendah karbon. Sistem tenaga besar dan kompleks, jadi dasar tenaga mesti fokus dan menjimatkan kos. Pendekatan satu ukuran untuk semua tidak akan berjaya. Pembuat dasar memerlukan sumber yang jelas dan komprehensif yang menggariskan dasar tenaga yang akan memberi kesan terbesar pada masa depan iklim kita, dan menerangkan bagaimana merancang polisi ini dengan baik. Tersedia di Amazon
Ini Menukar Semua: Kapitalisme vs Iklim
oleh Naomi Klein
In Ini Menukar Semua Naomi Klein berhujah bahawa perubahan iklim bukanlah satu lagi isu yang perlu difailkan antara cukai dan penjagaan kesihatan. Ini penggera yang menyeru kami untuk memperbaiki sistem ekonomi yang telah gagal dalam banyak cara. Klein dengan teliti membina kes untuk mengurangkan secara besar-besaran pelepasan rumah hijau kami adalah peluang terbaik kami untuk secara serentak mengurangkan ketidaksamaan yang menggerunkan, membayangkan semula demokrasi kami yang patah, dan membina semula ekonomi tempatan kami yang terbuang. Dia mendedahkan keputusasaan ideologi tentang penyangkalan perubahan iklim, khayalan para ahli geoengineers, dan kekalahan tragis terlalu banyak inisiatif hijau arus perdana. Dan dia menunjukkan persis mengapa pasar tidak-dan tidak dapat menyelesaikan krisis iklim tetapi sebaliknya akan membuat keadaan lebih teruk, dengan kaedah ekstraksi yang lebih melampau dan ekologi merosakkan, disertai dengan kapitalisme bencana yang meluas. Tersedia di Amazon
Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon pergi untuk membiayai kos membawa anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, and ClimateImpactNews.com tanpa sebarang kos dan tanpa pengiklan yang mengesan tabiat melayari anda. Walaupun anda mengklik pada pautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa-apa lagi yang anda beli dalam lawatan yang sama di Amazon memberi kami komisen kecil. Tiada kos tambahan untuk anda, jadi sila sumbangkan kepada usaha. Anda juga boleh gunakan pautan ini untuk digunakan untuk Amazon pada bila-bila masa supaya anda boleh membantu menyokong usaha kami.
