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

هل أخطأ العلماء في تغير المناخ؟
by سابين حسينفلدر
مقابلة مع الأستاذ تيم بالمر من جامعة أكسفورد.
الوضع الطبيعي الجديد: تغير المناخ يفرض تحديات على المزارعين في مينيسوتا
by KMSP-TV Minneapolis-St. بول
تسبب الربيع في هطول أمطار غزيرة في ولاية مينيسوتا الجنوبية ولم يتوقف قط.
تقرير: صحة أطفال اليوم ستتعرض للخطر بسبب تغير المناخ
by أخبار صوت
يقول تقرير دولي صادر عن باحثين في مؤسسات 35 أن تغير المناخ سيهدد صحة وجودة ...
كيف يمكن لغازات القمامة ذات الشحن الزائد إنتاج المزيد من الطاقة الخضراء
by InnerSelf الموظفين
المركبات الاصطناعية التي تسمى "السيلوكسان" من المنتجات اليومية مثل الشامبو وزيت المحركات تجد طريقها إلى ...
يواجه 300 مليون خطر شديد من الفيضانات الساحلية التي تغذيها المناخ بواسطة 2050
by الديمقراطية الآن!
كما وجد تقرير جديد مروع أن العديد من المدن الساحلية سوف تغمرها المياه المرتفعة بواسطة 2050 ، رئيس تشيلي ...
تحذير من المناخ: كاليفورنيا تواصل الاحتراق ، تقديرات بيانات الفيضان العالمي
by MSNBC
ينضم بن شتراوس ، الرئيس التنفيذي وكبير علماء المناخ في سنترال إم بي تي ديلي لمناقشة معلومات جديدة مثيرة للقلق حول ...
ستانفورد لحلول المناخ
by ستانفورد
لقد أوصلنا تغير المناخ إلى لحظة حاسمة في تاريخ البشرية.
شراء الطاقة المتجددة من جارك
by أخبار NBC
تسعى شركة Brooklyn Microgrid ، وهي شركة تابعة لشركة LO3 Energy الأم ، إلى تعطيل الطاقة التي مضى عليها أكثر من 100 ...

أحدث المقالات

لماذا لا نستطيع حتى الآن التنبؤ أين سيذهب ملايين من لاجئي المناخ
لماذا لا نستطيع حتى الآن التنبؤ أين سيذهب ملايين من لاجئي المناخ
by ديريك جروين وديانا سليمانوف
في المستقبل القريب ، من المتوقع أن يؤدي الاحترار العالمي إلى خلق الملايين من لاجئي المناخ والأفراد و ...
الصيف الحار والجاف في أستراليا يعني موجات الحر وخطر الحريق في المستقبل
الصيف الحار والجاف في أستراليا يعني موجات الحر وخطر الحريق في المستقبل
by كاثرين جانتر وأندرو ب. واتكينز
من المحتمل أن يبدأ الصيف الحار والجاف ، وفقًا لما قاله مكتب الأرصاد الجوية في الصيف ، والذي صدر اليوم.
تقنيات لإدارة تغير المناخ موجودة بالفعل
تقنيات لإدارة تغير المناخ موجودة بالفعل
by أندرياس بوش
عندما يتعلق الأمر بمعالجة التغير المناخي ، فإن المملكة المتحدة لا تزال تتخذ خطوات صغيرة. هناك الكثير مما يجب عمله - وبسرعة - من أجل ...
لماذا أطفالنا وأحفادنا في انتظار إرث مشع
لماذا أطفالنا وأحفادنا في انتظار إرث مشع
by بول براون
نترك لأطفالنا إرثًا مشعًا ، وهو النفايات المميتة التي لا تزال الحكومات الحالية غير قادرة على توفيرها.
تقرير الأمم المتحدة يحذر فقط من أن العمل السريع والتحولي يمكن أن يوقف كارثة المناخ العالمية
تقرير الأمم المتحدة يحذر فقط من أن العمل السريع والتحولي يمكن أن يوقف كارثة المناخ العالمية
by جيك جونسون
الفشل في الاستجابة لهذه التحذيرات واتخاذ إجراءات صارمة لعكس الانبعاثات يعني أننا سنستمر في مشاهدة الفتاكة ...
كيف يؤدي انتقال الكربون المنخفض إلى تعطيل سياسة الوقود الأحفوري
كيف يؤدي انتقال الكربون المنخفض إلى تعطيل سياسة الوقود الأحفوري
by كارا داجيت
بينما تعمل إدارة ترامب على إضعاف اللوائح المتعلقة بإنتاج الوقود الأحفوري واستخدامه ، هناك صراع أكبر يلعب ...
لماذا إزالة الوقود الأحفوري سيزيد من انبعاثات الكربون ، وليس خفضها
لماذا إزالة الوقود الأحفوري سيزيد من انبعاثات الكربون ، وليس خفضها
by ستيفان أندريسون
حملة عالمية لتشجيع الأفراد والمؤسسات والمستثمرين المؤسسيين على بيع استثماراتهم في الحفريات ...
Hothouse Earth: إليكم ما يقوله العلم في الواقع
Hothouse Earth: إليكم ما يقوله العلم في الواقع
by ريتشارد بيتس
أصبحت ورقة علمية جديدة تقترح سيناريو لتغير المناخ الذي لا يمكن وقفه فيروسية ، وذلك بفضل مذكراته المثيرة…