Защо електрическото задвижване трудно си пробива път в „голямата“ авиация?
Покрай заливащите ни напоследък новини за все повече електрически самолети, едно такова заглавие вероятно звучи странно, но е факт – засега единствено сравнително малки самолети успяват да полетят с помощта на електричество.
И докато любителите на конспиративните теории отново ще започнат да говорят за яростното противопоставяне на петролните картели, нека кажем че дори и в това да има нещо вярно, не това е причината. Както казва Омер Бар-Йохай – изпълнителният директор на израелската компания Eviation, която е на път да сертифицира първият изцяло електрически пътнически самолет, „Ако едно начинание има икономически причини да успее, само въпрос на време е то наистина да успее.“
А икономически причини да успее електричеството в авиацията има. През 2018 разходите на авиокомпаниите за захранване на полетите им с течни горива възлизат на 180 милиарда долара, а за 2019 тази цифра се очаква да надхвърли 200 милиарда. Това представлява около 25% от всички оперативни разходи в една индустрия която, в резултат на конкуренцията, измерва печалбите си с части от процента.
Къде тогава е проблемът, при положение че икономическите причини са налице? Проблемът, поне засега, е чисто технически, и той е фундаментален.
Става дума за така наречената енергийна плътност, която (поне засега) са в състояние да осигурят начините за съхранение на енергията при електрическото задвижване. Енергийната плътност на керосина например (най-разпространеното гориво в авиацията) е около 43 мегаджаула на килограм. За сравнение, дори и най-съвременните електрически батерии могат да предложат не повече от 1-2 мегаджаула на килограм.
Какво означава това? Най-просто казано, това значи че ако искаме със самолет с размерите на Cessna 150 да прелетим разстояние от 1000 км с електродвигател, ще е нужно да си носим заредени батерии с тегло около 100 кг. Това всъщност е напълно сравнимо с теглото на горивото, което носи и една Cessna с конвенционален двигател. С други думи – тук на практика нямаме проблем с „електрификацията“.
Нека допълним обаче, се самата Cessna 150 тежи само няколкостотин килограма и лети със скорост около 170 км/ч. Казано с други думи, когато самолетът е лек и не се налага да лети бързо, електрическото задвижване е прекрасно решение. Добре си спомняме как известният електрически Solar Impulse летеше, захранван единствено от слънчеви панели. Той обаче тежеше под един тон и летеше със скорост от само 70 км./ч.
Какво става обаче, ако поискаме да задвижим с електричество самолет от типа на Boeing 737, тежащ празен около 36 тона и летящ с около 800 км./ч?
Както е известно, за да вдигнем във въздуха по-голямо тегло, се нуждаем и от повече енергия. За преодолеем въздушното съпротивление и да се движим с по-голяма скорост – също. А най-лошото е, че зависимостите тук не са линейни, а логаритмични. Тоест от един момент нататък, за да задвижим нещо малко по-тежко само малко по-бързо, ще ни е нужна много повече енергия.
В резултат на това се оказва, че за да прелетим с електричество 1000 км с един Boeing 737, батериите нужни за този полет трябва да тежат приблизително колкото тежи целият самолет – няколко десетки тона! Естествено, такова решение би било очевидно несъстоятелно.
И не, с това изобщо не мислим да „отписваме“ електрическото задвижване в голямата авиация! То рано или късно ще си пробие път и там. Просто ще му трябват технологии, различни от разпространените днес.
Пътищата са поне два: или създаване на революционно нови и несравнимо по-леки батерии от сегашните, или пълното избягване на батериите, като електричеството се генерира на борда, посредством водородни клетки или други методи за генериране на ток.
