اتومبیل های برقی ، قطار ، تراموا و قایق در حال حاضر وجود دارند. این منطقا به این سؤال می انجامد: چرا ما هواپیماهای بزرگ برقی را نمی بینیم؟ و آیا به زودی آنها را خواهیم دید؟
چرا ما ماشین های الکتریکی و قطار داریم اما تعداد کمی هواپیمای برقی داریم؟ دلیل اصلی این است که اصلاح دقیق یک اتومبیل یا قطار بسیار ساده تر است ، حتی اگر از لحاظ ظاهری بسیار شبیه به وسایل نقلیه سنتی سوخت های فسیلی در بیرون باشد.
وسایل نقلیه زمینی می توانند به راحتی با جرم اضافی ناشی از ذخیره برق یا سیستم های پیشران برقی مقابله کنند ، اما هواپیماها بسیار حساس تر هستند.
به عنوان مثال ، افزایش جرم خودرو توسط 35٪ منجر به افزایش مصرف انرژی 13-20٪ می شود. اما برای هواپیما ، مصرف انرژی به طور مستقیم با جرم متناسب است: افزایش جرم آن توسط 35٪ به معنای نیاز به انرژی 35٪ بیشتر است (همه چیزهای دیگر برابر هستند).
اما این تنها بخشی از داستان است. هواپیماها همچنین بسیار بیشتر از وسایل نقلیه زمینی سفر می کنند ، به این معنی که پرواز به انرژی بسیار بیشتری از سفر متوسط جاده ای نیاز دارد. هواپیماها باید تمام انرژی لازم برای جابجایی جرم خود را برای هر پرواز (بر خلاف قطار متصل به یک شبکه الکتریکی) روی کشتی ذخیره کنند. بنابراین استفاده از یک منبع انرژی سنگین به معنای انرژی بیشتر برای پرواز است که منجر به جرم اضافی و غیره و غیره می شود.
برای هواپیما ، انبوه بسیار مهم است ، به همین دلیل خطوط هوایی به سرعت چمدان ها را وزن می کنند. هواپیماهای برقی به باتری با انرژی کافی به ازای هر کیلوگرم باتری نیاز دارند ، یا مجازات جرم به این معنی است که آنها به راحتی نمی توانند مسافت های طولانی را طی کنند.
هواپیماهای کوتاه برد
با وجود این ، هواپیماهای برقی در افق هستند - اما شما به زودی شاهد 747 های برقی نخواهید بود.
امروزه بهترین بسته های باتری یون لیتیوم موجود در حدود 200 وات ساعت (Wh) در هر کیلوگرم ، حدود 60 برابر کمتر از سوخت هواپیمای فعلی. این نوع باتری می تواند تاکسی هوای برقی کمی با حداکثر چهار مسافر با مسافت در حدود 100km برق دهد. برای سفرهای طولانی تر ، سلولهای پر انرژی بیشتری لازم است.
هواپیماهای مسافری برقی با برد کوتاه که برای افراد 30 کمتر از 800km را دارند ، به طور مثال بین 750 و 2,000Wh / کیلوگرم نیاز دارند که مقداری 6-17٪ از میزان انرژی سوخت جت مبتنی بر نفت سفید است. حتی هواپیماهای بزرگتر به باتری های فزاینده ای نیاز دارند. به عنوان مثال ، هواپیمای حامل مسافر 140 برای 1,500km در هر مسافر حدود 30kg نفت سفید مصرف می کند. با استفاده از فناوری فعلی باتری ، تقریباً 1,000kg باتری برای هر مسافر مورد نیاز است.
برای ساخت هواپیماهای مسافربری منطقه ای کاملاً برقی ، نیاز به کاهش چهار تا ده برابر در وزن باتری دارد. نرخ بلند مدت تاریخی پیشرفت در انرژی باتری در حدود 3-4٪ در سال بوده است ، دو برابر می شود تقریباً هر دو دهه. براساس ادامه این روند تاریخی ، پیشرفت چهارگانه مورد نیاز برای یک هواپیمای مسافربری کاملاً برقی به طور بالقوه می تواند در اواسط قرن بدست آید.
اگرچه این ممکن است یک انتظار بسیار باورنکردنی طولانی به نظر برسد ، اما این با زمان تحول در صنعت حمل و نقل هوایی برای زیرساخت ها و چرخه های طراحی هواپیما سازگار است. یک هواپیمای جدید برای طراحی تقریباً 5-10 سال طول می کشد و پس از آن دو تا سه دهه در خدمت خواهد بود. برخی هواپیماها سالها پس از اولین پرواز خود ، هنوز در حال پرواز 50 هستند.
اینجا هیبریدها بیایند
آیا این بدان معناست که پرواز مسافت طولانی همیشه به سوخت های فسیلی تکیه خواهد کرد؟ لازم نیست.
در حالی که هواپیماهای بزرگ کاملاً برقی نیاز به تغییر عمده و در عین حال قابل اختراع در ذخیره انرژی دارند ، روشهای دیگری برای کاهش تأثیرات زیست محیطی پرواز وجود دارد.
هواپیماهای ترکیبی الکتریکی سوخت ها را با پیشرانه الکتریکی ترکیب می کنند. این کلاس از هواپیماها شامل طراحی بدون باتری است ، جایی که سیستم پیشرانه الکتریکی در جهت بهبود راندمان رانش ، کاهش میزان سوخت مورد نیاز را انجام می دهد.
هواپیماهای هیبریدی الکتریکی با باتری نیز در حال توسعه هستند ، که باتری ها در شرایط خاص ممکن است انرژی اضافی را تأمین کنند. بعنوان مثال ، باتری ها می توانند برخاستن و فرود را برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در نزدیکی فرودگاه ها فراهم کنند.
هواپیماهای برقی نیز تنها راهی برای کاهش اثر مستقیم کربن در پرواز نیست. سوخت های جایگزین مانند سوخت های زیستی و هیدروژن نیز مورد بررسی قرار می گیرند.
سوختهای زیستی ، که سوختهای حاصل از آن هستند گیاهان یا جلبکها، اولین بار در یک پرواز تجاری در 2008 و چندین خطوط هوایی محاکمه را انجام داده اند با آنها. در حالی که به طور گسترده ای تصویب نشده است ، در حال حاضر تحقیقات قابل توجهی در مورد سوخت های زیستی پایدار که تأثیر آن بر منابع آب شیرین یا تولید مواد غذایی تأثیر نمی گذارد ، است.
در حالی که سوخت های زیستی هنوز CO؟ تولید می کنند، نیازی به تغییرات قابل توجهی در زیرساخت های هواپیما یا فرودگاه ندارند. از طرف دیگر هیدروژن نیاز به طراحی مجدد کامل زیرساخت سوخت رسانی فرودگاه دارد و همچنین تاثیر بسزایی در طراحی خود هواپیما دارد.
در حالی که هیدروژن بسیار سبک است - هیدروژن حاوی سه برابر انرژی بیشتر در هر کیلوگرم از نفت سفید - چگالی آن بسیار کم است، حتی زمانی که به صورت مایع در 250- ذخیره می شود. این بدان معنی است که سوخت را دیگر نمی توان در بال ذخیره کرد بلکه باید به مخازن نسبتا سنگین و حجیم داخل بدنه منتقل شود. با وجود این معایب، پروازهای طولانی مدت با سوخت هیدروژن می توانند مصرف کنند حداکثر 12٪ انرژی کمتری نسبت به نفت سفید دارد.
درباره نویسنده
Dries Verstraete ، استاد ارشد طراحی و پیشران هوافضا ، دانشگاه سیدنی
این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.
ویدئو: هواپیماهای آینده - مستند ناسا
{vembed Y = Y1gAusOW-RU}
کتاب های مرتبط
رها کردن: برنامه جامع تر که تا کنون پیشنهاد معکوس گرم شدن جهانی شده است
توسط پل هاوک و تام استایر
در برابر ترس و بی تفاوتی گسترده، یک ائتلاف بین المللی محققان، متخصصان و دانشمندان برای جمع آوری راهکارهای واقع بینانه و جسورانه برای تغییرات آب و هوایی آماده شده است. صد روش و شیوه در اینجا توضیح داده شده است. برخی از آنها به خوبی شناخته شده اند. برخی از شما ممکن است هرگز از آن شنیده نشده است. آنها از انرژی پاک به آموزش دادن دختران در کشورهای با درآمد پایین به شیوه های استفاده از زمین است که کربن را خارج از هوا می کند. راه حل های موجود، از لحاظ اقتصادی قابل اجرا هستند، و جوامع در سراسر جهان در حال حاضر آنها را با مهارت و عزم را در اختیار دارد. موجود در آمازون
طراحی راه حل های آب و هوایی: راهنمای سیاستی برای انرژی کم کربن
توسط هال هاروی، رابی اورویس، جفری ریسمن
با توجه به تأثیرات تغییرات اقلیمی بر ما ، نیاز به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای جهانی چیزی فوری نیست. این یک چالش دلهره آور است ، اما فناوری ها و استراتژی های پاسخگویی به آن امروز وجود دارد. مجموعه کوچکی از سیاست های انرژی ، به خوبی طراحی و اجرا شده ، می تواند ما را در مسیر آینده با کربن کم قرار دهد. سیستم های انرژی بزرگ و پیچیده هستند ، بنابراین سیاست انرژی باید متمرکز و مقرون به صرفه باشد. رویکردهای متناسب با همه کارها به سادگی کار را به پایان نمی رسانند. سیاست گذاران به یک منبع جامع و واضح نیاز دارند که سیاست های انرژی را که بیشترین تأثیر را در آینده آب و هوایی ما دارند ، به طور خلاصه بیان کند و نحوه طراحی مناسب این سیاست ها را شرح دهد. موجود در آمازون
این همه چیز تغییر: سرمایه داری در مقابل آب و هوا
توسط Naomi Klein
In این همه چیز تغییر نائومی کلین استدلال می کند که تغییر آب و هوا تنها مسئله دیگری نیست که به طور منظم بین مالیات و مراقبت های بهداشتی ثبت شود. این یک زنگ خطر است که ما را به رفع یک سیستم اقتصادی است که در حال حاضر ما را از بسیاری جهات شکست. کلاین دقیقا برای اینکه چگونه میزان انتشار گازهای گلخانه ای خود را به طور عظیم کاهش می دهد، ما بهترین فرصت را برای کاهش همزمان نابرابری های خفیف، دوباره تصور دموکراسی های شکسته ما و بازسازی اقتصادهای محلی خود داریم. او در معرض نومیدی ایدئولوژیک از انکار کنندگان تغییرات اقلیمی، خطاهای مسیحیت مهندسان ژئواستراتژیک آینده و ناکامی غم انگیز بسیاری از طرح های اصلی جریان سبز قرار می گیرد. و او به طور دقیق نشان می دهد که چرا بازار بازار بحران آب و هوایی را نداشته و نمی تواند آن را حل کند، بلکه بدتر از همه با بدتر شدن روش های استخراج سنگین و اکولوژیکی، همراه با سرمایه داری فاجعه بار است. موجود در آمازون
از ناشر:
خرید در آمازون برای هزینۀ آوردن شما هزینه می کند InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, و ClimateImpactNews.com بدون هزینه و بدون تبلیغاتی که عادت مرور شما را دنبال می کنند. حتی اگر روی یک لینک کلیک کنید اما این محصولات انتخابی را خریداری نکنید، هر چیزی که شما در همان بازدید از آمازون خریداری می کنید، یک کمیسیون را به ما می دهد. هیچ هزینه اضافی برای شما وجود ندارد، پس لطفا در تلاش باشید. شما همچنین می توانید از این لینک استفاده کنید برای استفاده از آمازون در هر زمان، بنابراین می توانید به حمایت از تلاش های ما کمک کنید.
