الطائرات الكهربائية موجودة هنا - لكنها لن تحل مشكلة الطيران المشترك Co2

الطائرات الكهربائية موجودة هنا - لكنها لن تحل مشكلة الطيران المشترك Co2 نموذج Eviation أليس. إيان لانجسدون / وكالة حماية البيئة

تخطط حكومة المملكة المتحدة لحظر بيع سيارات البنزين والديزل التقليدية الجديدة بواسطة 2040. من الواضح أن الخطة هي أن يقود جميع المواطنين السيارات الكهربائية أو الهجينة ، أو - من الأفضل أن يركبوا الدراجات. ولكن هل يمكن للكهرباء أن تساعد في خفض الانبعاثات من ذلك الشكل الآخر كثيف الكربون لنقل الركاب أثناء الطيران؟

هذا سؤال معقد وأين يهم الحجم. من الممكن أن يتم تزويد الطائرات الصغيرة بالطاقة الكهربائية. في الواقع ، تقوم العديد من الشركات بتطوير الطائرات الكهربائية الصغيرة ويمكنها أن تطرح في السوق من الداخل السنوات القليلة المقبلة.

ولكن بالنسبة للطائرات الكبيرة التي نستخدمها جميعًا بشكل متكرر ، فمن غير المرجح أن يحدث ذلك في أي وقت قريب. المشكلة ليست تكنولوجيا الدفع ولكن تخزين الطاقة. يحتوي الوقود النفاث على حوالي 30 أضعاف الطاقة لكل كيلوغرام عن بطارية ليثيوم أيون الأكثر تقدمًا المتوفرة حاليًا.

أكبر طائرة ركاب في العالم ، Airbus A380 ، يمكنها أن تطير على ركاب 600 15,000 في رحلة واحدة. ولكن ، وفقًا لحساباتي ، مع البطاريات ، يمكن أن تطير أكثر قليلاً من 1,000 كيلومتر. حتى لو تم استبدال جميع الركاب والبضائع بالبطاريات ، فسيظل النطاق أقل من 2,000 كيلومتر. للحفاظ على مداها الحالي ، ستحتاج الطائرة إلى بطاريات تزن 30 مرات أكثر من استهلاكها الحالي للوقود ، مما يعني أنها لن تنطلق أبدًا من الأرض.

تعتبر هذه المقايضة سيئة للغاية بالنسبة للرحلات الجوية الطويلة حيث يمثل الوقود نصف وزن الطائرة عند الإقلاع. والأكثر من ذلك ، أن الطائرة التقليدية تصبح أخف وزناً مع استهلاك الوقود ، لكن يتعين على الطائرة الكهربائية تحمل نفس وزن البطارية طوال الرحلة. كما قلت ، حجم المسائل.

بالنسبة للطائرة الخفيفة المكونة من خمسة إلى عشرة مقاعد ، من المحتمل أن يشكل الوقود نسبة 10٪ إلى 20٪ من وزن الطائرة. قد يؤدي تبديل الوقود للبطاريات ببساطة إلى تقليل المسافة التي يمكن أن تطير بها الطائرة بمقدار غير عملي. ولكن استبدال اثنين أو ثلاثة من الركاب ببطاريات إضافية من شأنه أن يعطي مجموعة من 500 كيلومترات إلى 750 كيلومترات ، مقارنة مع مجموعة تعمل بالوقود تتجاوز 1,000km.

النموذج التجاري الأول

ومع ذلك ، يمكن أن يكون هناك خيار آخر. شركة إسرائيلية Eviation كشفت مؤخرًا عن نسخة أولية لما تدعي أنها ستكون أول طائرة ركاب تجارية تعمل بالكهرباء في العالم. الطائرة ، المسمى Alice ، لا تقوم فقط بتبادل الوقود النفاث مع البطاريات ولكنها مفهوم تصميم جديد تمامًا يعمل على تحسين طريقة دمج نظام الدفع في هيكل الطائرة. من المتوقع أن تدخل Alice الخدمة في 1,000 التي تحمل تسعة ركاب بمجموعة من 2022km.

قد تكون أليس بديلاً عمليًا للرحلات الصغيرة الإقليمية ولكن ليس بالنسبة إلى معظم رحلات الركاب المجدولة ، حتى الرحلات القصيرة. إذن كيف يمكن للكهرباء أن تساعد هنا؟ تحسين تقنية البطارية هو أحد الخيارات. التكنولوجيا الجديدة المعروفة باسم بطاريات الليثيوم الهواء يمكن نظريا الوصول إلى نفس كثافة الطاقة مثل وقود الطائرات. ومع ذلك ، فهي لا تزال في مرحلة المختبر. نظرًا لطبيعة صناعة الطيران الواعية للغاية ، فمن غير المرجح أن تخطط للطائرات المستقبلية على تكنولوجيا غير مثبتة.

ما نرجح أن نشاهده في الرحلات القصيرة المدى في السنوات القادمة من 20 إلى 30 هو الطائرات الهجينة التي تجمع بين محركات التوربوفان الحالية وأنظمة الدفع الكهربائية الجديدة. يمكن تحسين هذا النظام الهجين الأكثر مرونة لتوفير قوة الدفع العالية المطلوبة للإقلاع وكثافة الطاقة اللازمة لرحلة بحرية طويلة.

الطائرات الكهربائية موجودة هنا - لكنها لن تحل مشكلة الطيران المشترك Co2 الهجين E- فان X. إيرباص

هذا هو المجال الذي يجري بنشاط متابعة في E-FanX المشروع ، الذي يضم إيرباص ورولز رويس وسيمنز كفريق واحد لتطوير مظاهرة طيران دفع هجين كهربائي. باستخدام طائرة BAe 146 ، التي تنقل عادةً حول ركاب 100 ، يخططون لاستبدال واحد من محركات هانيويل توربوفان الأربعة للطائرة بمروحة دافعة يقودها محرك كهربائي بقدرة 2 ميجاوات.

في المراحل الأولية للمشروع ، سيتم توفير الكهرباء بالفعل بواسطة توربينات غاز Rolls-Royce AE2100 الموجودة في جسم الطائرة (الهيكل الرئيسي). لكن E-FanX ستظل خطوة مهمة في تطور التكنولوجيا الكهربائية الهجينة. ايرباص يقول إنها تريد أن تجعل هذه التكنولوجيا متاحة للطائرات ذات المقعد 100 بواسطة 2030s.

من الممكن أيضًا تزويد الطائرة بعديد من الدوافع الكهربائية الصغيرة في ما يسمى بنظام الدفع الموزع الذي يكون أكثر كفاءة من التصاميم التقليدية التي تستخدم اثنين من المحركات التوربينية الكبيرة. يمكن أخذ هذه الفكرة أكثر من خلال دمج جسم الطائرة المنفصل والأجنحة في مفردة "المخلوطة الجناحين الجسم"، بشكل أكثر فعالية دمج الدوافع مع هيكل الطائرة في تصميم أكثر ديناميكية هوائية. هذا يمكن أن يقلل من كمية الطاقة التي تحتاجها الطائرة بنسبة 20٪.

لكن أيا من شركتي الطائرات الرئيسيتين في العالم ، بوينغ وإيرباص ، لا تعمل بنشاط على تطوير تكنولوجيا الأجنحة المختلطة. مثل هذا التحول الكبير في التصميم ينطوي على الكثير من التحديات التقنية لجعلها قابلة للتطبيق تجاريا الآن. على سبيل المثال ، لن تتمكن معظم المطارات من استيعاب طائرة ذات أجنحة مختلطة.

لا بديل

لسوء الحظ ، بالنسبة لنوع الرحلات التي يقوم بها معظمنا ، لا يوجد حالياً أي بديل عملي عن المحركات التوربينية التي تعمل بالوقود النفاث. لهذا السبب ، فإن الشركات المصنعة لمحركات الطائرات الرئيسية تستثمر بكثافة في تحسين تكنولوجيا محركاتها الحالية. الاتحاد الدولي للنقل الجوي يقدر ذلك يكون كل جيل جديد من الطائرات في المتوسط ​​أكثر كفاءة في استهلاك الوقود بنسبة 20٪ مقارنة بالنموذج الذي يحل محله ، وستستثمر شركات الطيران 1.3 تريليون دولار أمريكي في الطائرات الجديدة خلال العقد القادم.

على سبيل المثال ، أحدث محرك رولز رويس ، و ترينت إكس دبليو بي أن القوى الجديدة ايرباص A350، يتم تسويقه على أنه "أكثر محركات الطائرات ذات الكفاءة العالية في العالم". تدعي شركة إيرباص أن المحرك سيساعد A350 على تحقيق "تكاليف 25٪ أقل للتشغيل وحرق الوقود وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون عند مقارنتها بطائرات الجيل السابق".

الجيل القادم من محرك رولز رويس UltraFanTM، ستقدم تخفيضًا إضافيًا بنسبة 20 إلى 25٪ في استهلاك الوقود وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون ومن المقرر أن تدخل الخدمة في 2025.

لكن تجدر الإشارة إلى أن الطيران يساهم حاليًا بنسبة 2٪ فقط من 3٪ من انبعاثات CO₂ العالمية. هذا مقارنة بحوالي 30٪ إلى 35٪ لقطاع النقل بأكمله ، و 30٪ أخرى إلى 35٪ لتوليد الكهرباء.

عدد المسافرين جوا من المتوقع أن يتضاعف على مدار العقدين القادمين ، لكن إجمالي الانبعاثات أيضًا لذلك من غير المرجح أن يجعل الطيران جزءًا أكبر من المشكلة. ربما لا يمثل تخفيض انبعاثات الطيران بنسبة 20٪ لكل جيل من الطائرات تحسنا مستداما. ولكن إذا أصبحت الطائرات الهجينة حقيقة واقعة ، فإن الطيران حقًا يمكن أن يصبح أقل مساهمة في إجمالي الانبعاثات مما هو عليه اليوم.

نبذة عن الكاتب

دنكان ووكر ، محاضر أول في الديناميكا الهوائية التطبيقية ، جامعة لوبورو

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

books_technology

enafarزكية-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

اتبع InnerSelf على

الفيسبوك أيقونةتويتر أيقونةآر إس إس أيقونة

احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

{Emailcloak = إيقاف}

أحدث الفيديوهات

عمليات دفع العوالق الصغيرة في المحيط تلتقط ضعف كمية الكربون كما يعتقد العلماء
عمليات دفع العوالق الصغيرة في المحيط تلتقط ضعف كمية الكربون كما يعتقد العلماء
by كين بوسيلير
يلعب المحيط دورًا رئيسيًا في دورة الكربون العالمية. القوة الدافعة تأتي من العوالق الصغيرة التي تنتج ...
تغير المناخ يهدد جودة مياه الشرب عبر البحيرات العظمى
تغير المناخ يهدد جودة مياه الشرب عبر البحيرات العظمى
by غابرييل فيليبلي وجوزيف دي أورتيز
"لا تشرب / لا تغلي" ليس ما يريد أي شخص سماعه عن مياه الصنبور في مدينتهم. لكن التأثيرات المجتمعة ...
الحديث عن تغير الطاقة يمكن أن يكسر مأزق المناخ
الحديث عن تغير الطاقة يمكن أن يكسر مأزق المناخ
by InnerSelf الموظفين
كل شخص لديه قصص عن الطاقة ، سواء كان ذلك عن قريب يعمل في منصة نفط ، أو أحد الوالدين يعلم الطفل التحول ...
يمكن أن تواجه المحاصيل مشكلة مزدوجة من الحشرات ومناخ دافئ
يمكن أن تواجه المحاصيل مشكلة مزدوجة من الحشرات ومناخ دافئ
by جريج هوي وناثان هافكو
لآلاف السنين ، انخرطت الحشرات والنباتات التي تتغذى عليها في معركة تطورية مشتركة: للأكل أو عدم التواجد ...
للوصول إلى الانبعاثات الصفرية ، يجب على الحكومة معالجة العقبات التي تحول دون تشغيل الناس للسيارات الكهربائية
للوصول إلى الانبعاثات الصفرية ، يجب على الحكومة معالجة العقبات التي تحول دون تشغيل الناس للسيارات الكهربائية
by Swapnesh Masrani
وضعت المملكة المتحدة وحكومة اسكتلندا أهدافًا طموحة لتصبح اقتصادات صافي الكربون صفرًا بحلول عام 2050 و 2045 ...
الربيع قادم في وقت سابق عبر الولايات المتحدة ، وهذه ليست أخبارًا سارة دائمًا
الربيع قادم في وقت سابق عبر الولايات المتحدة ، وهذه ليست أخبارًا سارة دائمًا
by تيريزا كريمينز
في معظم أنحاء الولايات المتحدة ، أدى ارتفاع درجات الحرارة إلى تقدم فصل الربيع. هذا العام ليس استثناء.
آخر عصر جليدي يخبرنا لماذا نحتاج إلى الاهتمام بتغير 2 في درجة الحرارة
آخر عصر جليدي يخبرنا لماذا نحتاج إلى الاهتمام بتغير 2 في درجة الحرارة
by آلان وليامز ، وآخرون
يذكر أحدث تقرير صادر عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) أنه بدون انخفاض كبير ...
جورجيا تاون تحصل على نصف الكهرباء من مزرعة الرئيس جيمي كارتر الشمسية
جورجيا تاون تحصل على نصف الكهرباء من مزرعة الرئيس جيمي كارتر الشمسية
by جوني كريدير
بلينز ، جورجيا ، هي بلدة صغيرة تقع جنوب كولومبوس وماكون وأتلانتا وشمال ألباني. انها…

أحدث المقالات

الأعاصير وغيرها من الكوارث المناخية الشديدة تدفع بعض الأشخاص إلى التحرك واحتجاز الآخرين في مكانهم
الأعاصير وغيرها من الكوارث المناخية الشديدة تدفع بعض الأشخاص إلى التحرك واحتجاز الآخرين في مكانهم
by جاك ديوارد
إذا بدا أن الكوارث المناخية الشديدة مثل الأعاصير وحرائق الغابات أصبحت أكثر تواترا وشدة و ...
إذا كانت جميع السيارات كهربائية ، فإن انبعاثات الكربون في المملكة المتحدة ستنخفض بنسبة 12٪
إذا كانت جميع السيارات كهربائية ، فإن انبعاثات الكربون في المملكة المتحدة ستنخفض بنسبة 12٪
by جورج ميليف وأمين الحبيبة
أدى إغلاق نظام COVID-19 إلى تقليل التلوث والانبعاثات في المملكة المتحدة وحول العالم ، مما وفر ...
يقوم البرازيلي جاير بولسونارو بتدمير أراضي السكان الأصليين ، مع تشتيت انتباه العالم
يقوم البرازيلي جاير بولسونارو بتدمير أراضي السكان الأصليين ، مع تشتيت انتباه العالم
by بريان غارفي وموريسيو توريس
دفعت حرائق الأمازون لعام 2019 أكبر خسارة في عام واحد للغابات البرازيلية في عقد من الزمان. ولكن مع وجود العالم في ...
لماذا لا تحسب البلدان الانبعاثات من السلع التي تستوردها
لماذا لا تحسب البلدان الانبعاثات من السلع التي تستوردها
by سارة مكلارين
أود أن أعرف ما إذا كانت انبعاثات الكربون في نيوزيلندا بنسبة 0.17٪ تشمل الانبعاثات الناتجة من المنتجات المصنعة ...
عمليات الإنقاذ الخضراء: الاعتماد على موازنة الكربون سيسمح بتلويث الخطوط الجوية الملوثة
عمليات الإنقاذ الخضراء: الاعتماد على موازنة الكربون سيسمح بتلويث الخطوط الجوية الملوثة
by بن كريستوفر هوارد
تسبب جائحة الفيروس التاجي في توقف آلاف الطائرات ، مما ساهم في أكبر انخفاض سنوي على الإطلاق في ثاني أكسيد الكربون ...
مواسم النمو الأطول لها تأثير محدود على مكافحة تغير المناخ
مواسم النمو الأطول لها تأثير محدود على مكافحة تغير المناخ
by أليمو جونسامو
يؤدي الاحترار المناخي إلى الينابيع المبكرة وتأخر الخريف في البيئات الأكثر برودة ، مما يسمح للنباتات بالنمو لمدة…
يريد كل من المحافظين والليبراليين مستقبل طاقة خضراء ، ولكن لأسباب مختلفة
يريد كل من المحافظين والليبراليين مستقبل طاقة خضراء ، ولكن لأسباب مختلفة
by Deidra Miniard et al
الانقسامات السياسية هي عنصر أساسي في الولايات المتحدة اليوم ، سواء كان الموضوع هو الزواج عبر خطوط الحزب ، ...
كيف يقارن تأثير المناخ لحوم البقر مع البدائل النباتية
كيف يقارن تأثير المناخ لحوم البقر مع البدائل النباتية
by ألكسندرا ماكميلان وجونو درو
أتساءل عن التأثير المناخي للحوم النباتية مقابل لحم البقر. كيف يقارن باتي معالج للغاية إلى ...