蓄勢待發(fā)
由斯洛文尼亞蝙蝠飛機(jī)公司制造的取得歐洲航空安全局(EASA)頒發(fā)適航證的雙座“韋利斯”全電動(dòng)輕型飛機(jī)已經(jīng)悄然在歐洲上空掠過。據(jù)外媒報(bào)道,今年9月初,冰島總統(tǒng)和總理登上了“韋利斯”,成為冰島第一批乘坐電動(dòng)飛機(jī)的乘客。此外,據(jù)俄羅斯衛(wèi)星通訊社2019年12月報(bào)道,加拿大哈伯水上飛機(jī)公司發(fā)布消息表示,世界上首架全電動(dòng)商用飛機(jī)12月10日在不列顛哥倫比亞省完成了測試飛行。
“韋利斯”電動(dòng)飛機(jī)
圖片來源:知名航空網(wǎng)站AirlineGeeks
圖片來源:澳大利亞對話網(wǎng)站
優(yōu)勢多多
這對控制氣候變化很重要。目前全球約3%的碳排放來自航空業(yè),隨著人口增長,預(yù)計(jì)將有更多乘客和航班。到2050年,航空業(yè)產(chǎn)生的二氧化碳排放量可能是新冠疫情前的3—5倍。國際民用航空組織的長期目標(biāo)是,到2050年,航空業(yè)二氧化碳凈排放量與2005年相比減少50%。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要混合使用不同的技術(shù),包括電動(dòng)飛機(jī),并對其不斷進(jìn)行優(yōu)化。
圖片來源:澳大利亞對話網(wǎng)站
有鑒于電動(dòng)飛機(jī)在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢,多國政府也開始支持其發(fā)展。2020年12月,冰島政府宣布計(jì)劃在2030年實(shí)現(xiàn)國內(nèi)航班零排放,為此將積極推動(dòng)電動(dòng)飛機(jī)運(yùn)營。無獨(dú)有偶,瑞典政府和挪威政府也分別宣布,將于2030年和2040年實(shí)現(xiàn)國內(nèi)航班全部零排放,計(jì)劃對電動(dòng)飛機(jī)初期運(yùn)營提供財(cái)政補(bǔ)貼。
最大問題
飛機(jī)是最復(fù)雜的交通工具之一,而要讓其電動(dòng)化,最大的問題是電池重量。
如果想完全依靠現(xiàn)有電池驅(qū)動(dòng)一架波音737客機(jī),就必須撤下所有乘客和貨物,用電池把騰出的空間填滿,但這樣飛行也只能飛行不到1個(gè)小時(shí)。每單位質(zhì)量航空燃油的儲(chǔ)能大約是電池的50倍,為縮小這一差距,要么讓鋰電池更輕,要么開發(fā)儲(chǔ)能更高的新電池。盡管科學(xué)家們正在殫精竭慮地研究新型電池,但尚未準(zhǔn)備好用于飛機(jī)。
密歇根大學(xué)航空航天工程師兼助理教授哥卡因·圣納爾表示,混合動(dòng)力飛機(jī)或許可解燃眉之急:使用混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng),可以在大型客機(jī)上用電池替代一部分燃油?;旌蟿?dòng)力技術(shù)是大型噴氣式飛機(jī)的中期選擇,但對支線飛機(jī)來說是近期解決方案。科學(xué)家們希望,2030年至2035年期間,在小型支線飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
圣納爾表示,短期內(nèi)人們會(huì)越來越多地使用可持續(xù)航空燃料(SAF)。目前,科學(xué)家們已經(jīng)開始用玉米、油籽、藻類和其他脂肪制成可持續(xù)航空燃料,這種燃料可以將飛機(jī)的二氧化碳排放量減少80%左右,但供應(yīng)量有限。第二種選擇是使用合成可持續(xù)航空燃料,包括從空氣或其他工業(yè)過程中捕獲碳,將得到的碳與氫合成。但這一過程復(fù)雜而昂貴,目前還沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
氫會(huì)成為航空業(yè)的一種選擇嗎?對此,圣納爾解釋說,在飛機(jī)上使用氫有兩種方法:要么代替發(fā)動(dòng)機(jī)中的常規(guī)噴氣燃料;要么與氧氣結(jié)合為氫燃料電池供電,然后由氫燃料電池為飛機(jī)供電。問題在于氫氣會(huì)占據(jù)大量空間,為此工程師們正在尋找解決辦法,比如將其冷卻為液體儲(chǔ)存,然后作為氣體燃燒。但其仍然會(huì)比噴氣燃料占用更多空間,而且儲(chǔ)氣罐很重,因此如何在飛機(jī)上儲(chǔ)存、處理或分配氫仍在研究之中。
例如,空中客車公司正在利用A380平臺(tái)上的改進(jìn)型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)開展大量氫燃燒實(shí)驗(yàn),計(jì)劃到2025年擁有成熟的技術(shù)。澳大利亞雷克斯航空公司預(yù)計(jì)將在未來幾年開始測試一架34座氫能飛機(jī),用于短距離飛行。氫有望成為可持續(xù)航空的關(guān)鍵技術(shù)之一。
人們也期待著,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,電動(dòng)飛機(jī)這只“大鵬”一日同風(fēng)起,扶搖直上九萬里!
原標(biāo)題:電動(dòng)“大鵬”振翅欲高飛,混合動(dòng)力或是短期選擇,電池問題仍需解決|科技創(chuàng)新世界潮