اینکه سوخت های فسیلی به دلیل محدود بودن و آلودگی باید کنار گذاشته شوند قطعا یکی از دلایل بزرگ حرکت به سمت الکتریکی کردن همه چیز است اما این هم که منابع سوخت های فسیلی به صورت گسترده در اختیار توسعه دهنده های فناوری نیست هم بی تاثیر نیست! پس الکتریکی کردن موارد ریز و درشت زندگی، نوبت به خودروها رسید و تسلا در این زمینه می خواهد اپل دوم باشد! پس از آن اما نوبت به هواپیماهای الکتریکی است و به عبارت صحیح تر، هر ابزاری که با سوخت فسیلی کار می کند روزی باید با انرژی تجدید پذیر الکتریسیته دوباره اختراع شود! در ادامه با ترنجی همراه باشید تا نگاهی داشته باشیم به آنچه که در آینده نه چندان دو به عنوان هواپیماهای الکتریکی خواهیم شناخت.
در سال 2008، خودروی الکتریکی حیاتی دوباره ناشی از افزایش قیمت نفت را تجربه کرد. در حال حاضر در سال 2018 و ده سال پس از آن روزها زمان برای تولد دوباره در هواپیماهای الکتریکی است. طی دهه ها، پیشرفت ها در عرصه حمل و نقل هوایی و در همه جبهه ها صورت گرفته است. در سال 1986، برت روتان اولین هواپیمای بدون سرنشین را ساخت که بدون سوخت گیری مجدد و بدون توقف، دور دنیا (به عبارت صحیح تر، کره زمین) را پرواز کرد!
در حال حاضر، 30 سال بعد، یک سفر دیگر در سراسر جهان به پایان رسید، که نشان دهنده نخستین سفر دوربرد حمل و نقل الکتریکی است. سفر عظیم در ابوظبی آغاز شد و بعد از 16 ماه پس از آن در نقطه شروع فرود آمد. این هواپیما، بر خلاف دیگران که پیش از این ساخته شده اند، هیچگونه انتشاری تولید نمیکند و سوختی ندارد. در عوض، از پانل های خورشیدی، یک موتور الکتریکی و 4 باتری بزرگ لیتیوم یون 41 کیلو وات لیتری استفاده شد.
هنگامی که پرواز خود را در سال 2016 به نام “Impulse 2 Solar Impulse 2” انجام داد، جهان هواپیمایی را تغییر داد. از آن زمان، چشم انداز یک هواپیمای تجاری الکتریکی از یک رویا به یک موضوع در دسترس رسیده است. آینده ای که شامل هواپیماهای الکتریکی است، مثبت است، کاهش استفاده سوخت از هواپیمایی جاری، کاهش انتشار و ایجاد یک محیط پاکیزه از دستاوردهای آن است.
به گزارش کمیسیون اروپا، انتشار هواپیما در حال حاضر حدود 3 درصد کل انتشار گازهای گلخانه ای اتحادیه اروپا و حدود 4 درصد از گازهای گلخانه ای جهان را تشکیل می دهد. این درصد بسیار قابل توجهی است که به سرعت رشد می کند. برای درک بهتر و مقایسه، میزان انتشار هر شخص در یک پرواز از لندن به نیویورک تقریبا برابر با یک فرد در اتحادیه اروپا است که خانه خود را برای یک سال تمام گرم می کند.
با حمل و نقل هوایی الکتریکی، این افزایش انتشار می تواند کاهش یابد. این هدف اتحاد بلندپروازانه اتحادیه اروپا سبب کاهش انتشار گازهای گلخانه ای به 40٪ کمتر از میزان 1990 در سال 2030 خواهد شد و تا 80٪ از انتشارات سال 1990 تا سال 2050 امکان پذیر خواهد بود.
از دیدگاه مسافرین، هواپیماهای الکتریکی یک پیروزی عظیم هستند. هواپیماهای جدید به بلیط ارزان تر، کاهش سر و صدا و افزایش پرواز می انجامد. با موتور الکتریکی، هواپیما قادر به حفظ عملکرد در ارتفاع بالاتر است که در آن مقاومت هوا کمتر است، بر خلاف موتورهای احتراق که در این ارتفاع ها کارایی کمتری دارند. بنابراین موتور هواپیما باید برای تولید سرعت معادل، کمتر قدرتمند باشد.
هواپیمای الکتریکی
برای همه ی مخالفت ها و نوآوری هایی که اطراف ایده ی پرواز الکتریکی قرار دارند، هنوز راه زیادی وجود دارد تا پرواز های تجاری ما توسط موتور الکتریکی انجام شود. Burt-Rutan هواپیمای الکرتیکی Long-EZ را کرده که نمونه ای از پرواز الکتریکی در این اواخر است. در سال 2012، به عنوان یکی از سریعترین هواپیما های الکتریکی، هواپیما با سرعت 202.6 مایل در ساعت پرواز کرد و تنها یک مسافر را حمل کرد. در مقابل به Boeing 787 توجه کنید که در 585 مایل در ساعت پرواز می کند و بیش از 242 مسافر را حمل می کند. همچنان مسیری طولانی وجود دارد و در جریان فعلی فناوری باتری و موتور الکتریکی تا سال 2030 حتی تکنولوژی الکتریکی ترکیبی (مثل ماشین های هیبریدی) در هواپیمایی تجاری استفاده نخواهد شد.
در حال حاضر یک پروژه در حال انجام است که به عنوان آزمایشگاه هواپیما ناسا شناخته می شود. این پروژه با توجه به موانع تکنولوژیکی جریان برق فعلی است. با این تست، افزایش کارایی و کاهش وزن اهداف است. تست می تواند به قدرت موتورهای بزرگتر و بزرگتر به عنوان تکنولوژی بهبود یافته است.
یکی دیگر از چالش هایی که وجود دارد ایجاد یک سیستم خنک کننده عملی است که بتواند مورد استفاده قرار گیرد. مدیریت حرارتی برای این سیستم ها نیاز به یک سیستم است که بتواند در هر جایی از 50 تا 800 کیلووات گرما در پرواز خارج شود. یک سیستم خنک کننده برای ماژول قدرت یکپارچه مورد نیاز برای الکترونیک با قدرت بالا مورد نیاز است. مواد لازم برای بهبود عملکرد حرارتی توسعه یافته و یک سیستم سبک وزن برای خنک سازی الکترونیک قدرت طراحی شده است. برای کاهش مقاومت الکتریکی هواپیما، از الکترونیک ابررسانایی و فوق خنک مورد نیاز است.
باتری هواپیماهای الکتریکی
فکر نکنید که باتری ها فقط در موبایل و تبلت های ما افتضاح هستند! مهمترین عامل محدود کننده در این نقطه، وزن موتور یا طراحی هواپیما نیست، بلکه باتری است. باتری در این بازه زمانی نمی تواند نسبت قدرت به وزن مورد نیاز برای هواپیمایی الکتریکی را امکان پذیر سازد. در حال حاضر، سوخت جت حدود 43 برابر انرژی بیشتری نسبت به یک جرم معادل باتری دارد. صنعت حمل و نقل هوایی در حال ساخت یک شرط بزرگ است که فناوری ذخیره انرژی به طور قابل توجهی در آینده بهبود خواهد یافت.
افزایش تراکم انرژی باتری 5 تا 8 درصد در سال ممکن است. برای اینکه باتری ها در یک نقطه ای قرار بگیرند که از لحاظ اقتصادی در حمل و نقل هوایی مقرون به صرفه باشد، باید حدود پنج برابر چگالی فعلی خود را به دست آورد. یعنی 500٪ که با سرعت فعلی خیلی سال دیگر باید منتظر ماند! خوب، این است که هواپیما در حال طراحی بهتر است، و به مرور زمان کمتری به قدرت نیاز دارد.
هنگامی که راه حل همه این ها کشف شد و مشکلات برطرف گشت، مشکل دیگری وجود دارد. چگونه می توان باتری ها را به اندازه کافی سریع و کارآمد مبادله کرد تا اجازه دهد که هواپیماها سریعا از فرود تا زمانیکه مسافران جدید را برداشته و دوباره پرواز کند؟ بهترین راه حل تعویض باتری است، اما حتی این راه حل مشکلاتی نیز دارد. باتری ها دارای هزینه های تعمیر و نگهداری بالاتر از توربین های گاز می باشند و در حداکثر عمر آن ها، نیاز به جایگزینی فقط پس از 1500 سیکل شارژ است. علاوه بر این، مصرف برق در روزی که این باتری ها نیاز به شارژ دارند، بیشتر است.
در این زمینه رقبای زیادی هم وجود دارند که در حال حاضر کار می کنند. فکر می کنید چه زمانی، چه شرکتی و البته چه کشوری پیشرو در زمینه هواپیماهای الکتریکی خواهد بود؟ بد نیست بگوییم این صنعت نیز همانند هوش مصنوعی که بیش از 60 سال در توسعه است و تازه سر و صدای تجاری به گوش می رسد، سالهاست در دست توسعه و بررسی است اما شاید بد نباشد که ما هم تکانی به خود بدهیم تا تمام آینده ما در دست کشورهایی نباشد که به هر دلیلی از قدرت خود سو استفاده می کنند!
