電気飛行機が登場します:数年以内に地方便がバッテリーで運行される可能性がある

電気飛行機は未来的に見えるかもしれませんが、少なくとも短いホップの場合は、それほど遠い話ではありません。

2人乗りのVelis Electrosはすでに ヨーロッパ中を静かに賑わす, 電気水上飛行機 ブリティッシュコロンビア州で試験が行われており、さらに大型の飛行機がやってくる予定だ。 エア・カナダ 9月に発表された。同社は2022年15日、スウェーデンのハート・エアロスペース社から電気ハイブリッド型リージョナル航空機30機を購入すると発表した。同社は2028年までに30人乗りの航空機を就航させる予定だ。米国のアナリスト国立再生可能エネルギー研究所は、 初のハイブリッド電気自動車 50 ～ 70 席 通勤用飛行機 準備ができているかもしれない それから間もなく。2030年代には、電気航空機が本格的に普及する可能性があると彼らは言う。

それは気候変動を管理する上で重要です。現在、世界の排出量の約 3% は航空によるものであり、人口の拡大に伴い乗客と航空便の増加が予想されるため、航空による排出量は増加する可能性があります。 3倍から5倍 2050 年までの二酸化炭素排出量は、新型コロナウイルス感染症のパンデミック以前よりも増加します。

航空宇宙工学者および助教授 ギョクチン・チュナル ミシガン大学でハイブリッド電気飛行機や代替水素燃料などの持続可能な航空コンセプトを開発。私たちは彼女に、今日の航空排出ガスを削減するための主な方法と、電化や水素などの技術がどこへ向かうのかについて尋ねました。

なぜ航空の電動化はこれほど難しいのでしょうか?

航空機は最も複雑な乗り物の一部ですが、電動化における最大の問題はバッテリーの重量です。

現在のバッテリーで 737 を完全に電化しようとすると、1 時間未満飛行するだけでも乗客と貨物をすべて降ろし、そのスペースをバッテリーで埋める必要があります。

ジェット燃料は、電池に比べて単位質量あたり約 50 倍のエネルギーを保持できます。つまり、1 ポンドのジェット燃料または 50 ポンドのバッテリーを保有できます。このギャップを埋めるには、リチウムイオン電池を軽量化するか、より多くのエネルギーを保持できる新しい電池を開発する必要があります。新しいバッテリーは開発中ですが、まだ航空機に搭載できる段階には達していません。

アン 電気の代替品 ハイブリッドです。

737 型機を完全に電動化することはできないかもしれませんが、ハイブリッド推進システムを使用することで、大型ジェット機のバッテリーから燃料燃焼の利点を得ることができます。私たちは、2030年から2035年までの小型地域航空機の目標を掲げて、それを短期的に実現しようとしています。飛行中に消費される燃料が少ないほど、温室効果ガスの排出量も少なくなります。

ハイブリッド航空は排出量を削減するためにどのように機能しますか?

ハイブリッド電気航空機は、バッテリーと航空燃料を組み合わせて使用​​するという点でハイブリッド電気自動車と似ています。問題は、航空宇宙産業ほどの重量制限を設けている業界は他にないということです。

そのため、推進システムをどのように、どの程度ハイブリッド化するかについて非常に賢明である必要があります。

離陸時と上昇時のパワーアシストとしてバッテリーを使用することは、非常に有望なオプションです。電力のみを使用して滑走路までタキシングすることにより、燃料を大幅に節約し、空港での局所的な排出量を削減できる可能性があります。バッテリーの追加重量と、正味の燃料利益を得るために使用できる電力量の間にはスイートスポットがあります。この最適化問題が私の研究の中心です。

ハイブリッドでも飛行中に燃料を消費しますが、ジェット燃料に完全に依存するよりも大幅に削減できる可能性があります。

私は、ハイブリッド化は大型ジェット機にとっては中期的な選択肢ですが、地域航空機にとっては短期的な解決策であると考えています。

2030 年から 2035 年にかけて、当社はハイブリッド ターボプロップ機、通常は乗客数 50 ～ 80 人の地域航空機、または貨物用途に使用される航空機に焦点を当てます。これらのハイブリッドは、 燃料使用量を約10％削減.

電気ハイブリッドを使えば、航空会社も次のことが可能になります。 地方空港をもっと活用する, 、混雑を軽減し、大型飛行機が滑走路上でアイドリング状態で過ごす時間を減らします。

持続可能な航空から、近い将来に何が期待されますか?

短期的には、持続可能な航空燃料 (SAF) の使用が増えるでしょう。今日のエンジンを使用すると、持続可能な航空燃料を同じ燃料タンクに投入して燃焼させることができます。～から作られる燃料 トウモロコシ、油糧種子, 藻類 他の脂肪もすでに使用されています。

持続可能な航空燃料は航空機の正味二酸化炭素排出量を削減できます 約80%, しかし、供給には限りがあり、燃料としてより多くのバイオマスを使用すると、食料生産と競合し、森林破壊につながる可能性があります。

2 番目のオプションは、合成持続可能な航空燃料を使用することです。これには、空気またはその他の産業プロセスから炭素を捕捉し、それを水素と合成することが含まれます。しかし、これは複雑でコストのかかるプロセスであり、まだ大きな生産規模にはなっていません。

航空会社は、次のように短期的に業務を最適化することもできます。 ルート計画 空に近い飛行機の飛行を避けるため。そうすれば排出量も削減できます。

水素は航空分野での選択肢になるのでしょうか?

水素燃料は非常に長い間存在していましたが、いつになるのか 緑色の水素 – 再生可能エネルギーを利用した水と電気分解で生成され、二酸化炭素を生成しません。また、電池よりも単位質量当たりのエネルギーを多く保持できます。

飛行機内で水素を使用するには 2 つの方法があります。エンジン内の通常のジェット燃料の代わりに、または酸素と組み合わせて水素燃料電池に電力を供給し、航空機に動力を供給するための電気を生成します。

問題は体積です。水素ガスは多くのスペースを占めます。そのため、エンジニアは、ガスとして燃焼するまで液体として保存できるように、非常に低温に保つなどの方法を検討しています。それ まださらに多くのスペースを占有します ジェット燃料よりも燃料が多く、貯蔵タンクも重いため、航空機内でどのように保管、取り扱い、配布するかはまだ検討中です。

エアバスは、A380 プラットフォームを備えた改造ガスタービン エンジンを使用した水素燃焼について多くの研究を行っています。 2025年までに技術の成熟を目指す. 。オーストラリアのレックス航空は就航を予定している 34 席の水素電気飛行機のテスト 今後数年間のショートホップに向けて。

さまざまな選択肢があるため、私は水素を持続可能な航空のための重要な技術の 1 つと見ています。

これらの技術は、航空業界の排出削減目標を達成できるでしょうか?

航空機の排出量の問題は、現在のレベルではありません。需要の増加に伴い排出量が急速に増加するのではないかという懸念です。2050年までに、航空からの二酸化炭素排出量はパンデミック以前の3倍から5倍になる可能性があります。

の 国際民間航空機関, は国連機関であり、航空業界の目標を一般的に定義し、何が実現可能か、そして航空がどのように限界を押し広げられるかを検討しています。

その長期的な目標は、 正味二酸化炭素排出量を 50% 削減する 2005 年のレベルと比較して 2050 年までに。そこに到達するには、さまざまなテクノロジーの組み合わせと最適化が必要になります。2050 年までにそれを達成できるかどうかはわかりませんが、将来の航空を環境的に持続可能なものにするためにできる限りのことをしなければならないと私は信じています。