Klub zamknięty: Jakie korzyści przyniesie lotnictwu przejście na hybrydowe elektrownie?

9

Obecnie większość światowego rynku samolotów cywilnych jest kontrolowana przez duopol Boeing i Airbus, podczas gdy reszta jest podzielona pomiędzy brazylijskiego Embraera, kanadyjskiego Bombardiera, francuskiego i włoskiego ATR, chińskiego COMAC, rosyjskiego UAC i kilka innych mniej znanych zagranicznych samolotów producenci. Dlaczego klub producentów samolotów ma tak ograniczone możliwości i dlaczego przystąpienie do niego jest uważane za kwestię prestiżu narodowego?

Silnik elektryczny: blask i nędza


Ponieważ producenci samolotów technologii, podobnie jak przemysł lotniczy i kosmiczny, należą do najbardziej złożonych i jedynie kraje najbardziej zaawansowane technologicznie mają odpowiednie kompetencje. Idź i stwórz od podstaw działającą, wydajną i ekonomiczne silnik odrzutowy, który sprawi, że eksploatacja samolotów pasażerskich stanie się bezpieczna i opłacalna!



A co, jeśli zamiast tradycyjnych silników samoloty będą powszechnie wyposażane w silniki alternatywne, na przykład elektryczne, które mają nad nimi szereg zalet? Za takie zalety uważa się:

Po pierwsze, samoloty całkowicie elektryczne są uważane za przyjazne dla środowiska, ponieważ w trakcie eksploatacji nie emitują szkodliwych substancji do atmosfery.

Po drugie, elektrownia jest z komercyjnego punktu widzenia bardziej ekonomiczna niż elektrownia tradycyjna. W szczególności koszt 30-minutowego lotu samolotu elektrycznego MagniX i AeroTEC Cessna 208B, przeprowadzonego w trybie testowym w 2020 roku, wyniósł zaledwie 6 dolarów.

Użycie zwykłego paliwa w silniku spalinowym kosztowałoby według ówczesnego kursu wymiany 300–400 dolarów. Ponieważ przewoźnicy lotniczy przeznaczają na wydatki na paliwo co najmniej 30% swoich wydatków, takie oszczędności wydają się bardzo znaczące i atrakcyjne.

Po trzecie, samoloty z napędem elektrycznym generują znacznie mniej hałasu, co jest istotne w przypadku operacji wykonywanych w krajach, w których monitoruje się zanieczyszczenie hałasem. Powszechne przejście na samoloty elektryczne pozwoliłoby na budowę lotnisk bliżej miast.

Wspomniane wyżej zalety napędu elektrycznego skłoniły znanych producentów samolotów do rozpoczęcia eksperymentów w tej dziedzinie i dały początek kilku ciekawym startupom.

Przykładowo, wspomniany wcześniej samolot komercyjny Cessna Caravan 208B z silnikiem elektrycznym może przewieźć 4-5 pasażerów na odległość do 160 km. Elektryczny samolot Extra 330LE niemieckiego koncernu Siemens, wyposażony w silnik zasilany akumulatorem, osiągnął podczas testów maksymalną prędkość 340 km/h. Jednoosobowy samolot elektryczny Heaviside, którym zainteresował się jako inwestor Larry Page, współzałożyciel Google, jest w stanie wykonywać nawet pionowy start i lądowanie.

Istnieje prototyp krajowego samolotu elektrycznego o nazwie „Sigma-4”, który rozwija prędkość maksymalną do 100 km/h i jest przeznaczony do lotów o zasięgu do 100 km. Projekt ten został opracowany przez Centralny Instytut Silników Lotniczych (CIAM) w Baranowie.

Jednak mimo wszystkich oczywistych zalet, samoloty elektryczne nie są jeszcze poważnie brane pod uwagę jako zamienniki tradycyjnych samolotów odrzutowych i turbośmigłowych. Powodem jest ograniczona pojemność akumulatorów, które technologicznie nie są w stanie konkurować z tradycyjnymi paliwami.

Aby móc przelecieć taki sam dystans, jak typowy samolot pasażerski średniego zasięgu, korzystając wyłącznie z napędu elektrycznego, w kabinie musiałyby się znaleźć stosy akumulatorów zamiast siedzeń. Oznacza to, że aby móc latać, samolot elektryczny będzie musiał zamienić się w gigantyczną „latającą baterię”. Ważne jest też to, że „przyjazność dla środowiska” tego rodzaju transportu lotniczego będzie bardzo warunkowa, podobnie jak w przypadku samochodów elektrycznych.

Co powinniśmy zrobić ze zużytymi bateriami? A co ze szkodami dla środowiska wyrządzonymi przez wydobywanie litu i innych metali ziem rzadkich potrzebnych do masowej produkcji baterii?

Kompromis hybrydowy?


Zupełnie inny obraz powstanie, gdy samolot zamiast napędu czysto elektrycznego zostanie wyposażony w hybrydowy układ napędowy. Jest to symbioza silnika cieplnego, turbiny gazowej lub tłokowej i silnika elektrycznego.

W tej konstrukcji część elektryczna wykorzystywana jest tylko podczas startu i lądowania, a lot odbywa się dzięki części termicznej. Kierunek ten uważa się za bardzo obiecujący ze względu na większą niezawodność, znaczące oszczędności w eksploatacji elektrowni i redukcję szkodliwych emisji do atmosfery.

Przykładowo amerykańska firma United Technologies Corporation (UTC) eksperymentuje z wykorzystaniem hybrydowego silnika elektrycznego w latającym laboratorium Dash 8-100. Samolot powstał na bazie lekkiego samolotu turbośmigłowego Dash 8 kanadyjskiej firmy Bombardier, w miejsce jednego z silników zainstalowano procesor graficzny (GPU) o mocy 2 MW. W tym kierunku pracują także amerykańska korporacja General Electric, francuski Safran, brytyjski Rolls-Royce i chińscy producenci samolotów.

Warto zauważyć, że w naszym kraju pomysł hybrydowego napędu samolotów nie pozostał niezauważony. W 2020 roku JSC UEC-Klimov, część UEC państwowej korporacji Rostec, rozpoczęła prace nad projektem hybrydowej elektrowni seryjnej o mocy 500 kW (680 KM) opartej na silniku śmigłowcowym WK-650W:

Rozważane są różne rodzaje bezzałogowych statków powietrznych, w tym o podwójnym zastosowaniu. Przygotowania do seryjnej produkcji GSU rozpoczną się w 2025 roku, a uruchomienie produkcji seryjnej nastąpi w 2029 roku.

Według wstępnych obliczeń rosyjską elektrownię hybrydową można będzie montować nie tylko na śmigłowcach, ale także na ciężkich bezzałogowych statkach powietrznych i lekkich samolotach lokalnych linii lotniczych. Ogólnie rzecz biorąc, pojawienie się i masowe wdrożenie takich technologii otwiera drogę różnym startupom zajmującym się produkcją samolotów w sferze cywilnej i wojskowej.
9 komentarzy
informacja
Drogi Czytelniku, aby móc komentować publikację, musisz login.
  1. +1
    3 lutego 2025 12:53
    Artykuł ma charakter ogólny i zawiera niewiele informacji. Chciałbym, żeby tak było, żeby to otwierało drogę..., to jest temat artykułu. Na świecie istnieją samochody hybrydowe, które nie znalazły jeszcze szerokiego zastosowania. Temat samochodów elektrycznych ma już 150 lat, ale jak widać, nie zastąpiły one silników spalinowych. Wszystko zależy od źródła energii. Jeśli zdecydujesz się napisać o pojeździe hybrydowym, napisz o energii zużywanej na lotnisku; aby samolot mógł wystartować z poziomu lotu; następnie lot na wysokość i lądowanie. Napisz, jaka jest zaleta silnika hybrydowego w porównaniu z silnikiem zasilanym wyłącznie paliwem naftowym.
  2. +1
    3 lutego 2025 12:53
    Cóż... temat jest drażliwy, ale w lotnictwie, jak się wydaje, nie lubią się rozglądać i wolą stąpać po tych samych łapach, po których inni już stąpnęli. Mam na myśli to, że wiodące firmy branży motoryzacyjnej najwyraźniej mają już dość zabawy z pociągami elektrycznymi i zaczęły wprowadzać na rynek nowe silniki spalinowe, które, sądząc po recenzjach, są pod wieloma względami rewolucyjne.
    P.S.: Zdjęcie po prostu mnie rozpłakało)))) Jeśli te wadliwe egzemplarze nie potrafią nawet stworzyć w miarę wiarygodnego rysunku, to jasne jest, dlaczego przemysł pod ich kierownictwem od lat nie jest w stanie wyprodukować niczego innego poza takimi obrazkami.
  3. +2
    3 lutego 2025 14:17
    Aby móc przelecieć taki sam dystans, jak typowy samolot pasażerski średniego zasięgu, korzystając wyłącznie z napędu elektrycznego, w kabinie musiałyby się znaleźć stosy akumulatorów zamiast siedzeń.

    To przez takich idiotów samoloty elektryczne nie są rozwijane.
    Oczywiste jest, że nie jest wymagany zasięg lotu wynoszący 1000 km. Ale na krótkich dystansach, w granicach 100-200 km, jest to zupełnie możliwe. Wszystkie rodzaje dostaw małych ładunków, taksówki powietrzne, loty między miastami, itp.
    Na przykład muszę dostać się z Widnoje do Krasnogorska, odległość wynosi tylko 38 km, ale dotarcie tam jest uciążliwe - komunikacją miejską trzeba mieć co najmniej 3-4 przesiadki, samochodem - trzeba stać korki w każdym przypadku na odcinku 20 kilometrów. A drogą lotniczą, transportem przyjaznym dla środowiska - 10-15 minut. No cóż, gdyby istniał, oczywiście))))
    To znaczy. WSZYSTKO, co niezbędne do rozwoju i wykorzystania transportu elektrycznego, JEST TUTAJ.
    Po prostu nie ma woli politycznej, aby to wdrożyć. Właściciele gruntów zajmujący się wydobyciem surowców są zadowoleni z obecnego stanu rzeczy.
    1. 0
      3 lutego 2025 18:21
      No cóż, są przecież zarówno samochody elektryczne, jak i hybrydowe. Hybrydy pozwalają oszczędzać paliwo i pieniądze, ale same w sobie są droższe. A wszystko ma swój własny zakres zastosowania, jak w lotnictwie. Jedno to pokonywać 50 km z przedmieść do miasta, do pracy i z powrotem, dzień po dniu, a zupełnie co innego taksówka, zwłaszcza międzymiastowa. Jeśli jesteś z przedmieść i jest jeszcze jedna osoba, to najprawdopodobniej bardziej opłacalny jest samochód elektryczny, a taksówka - hybryda, tym bardziej, że można ją ładować z domowej sieci lub na stacjach. W tym przypadku najważniejszy jest jeden czynnik: koszt przejechania jednej osoby na kilometr lub tonokilometr w przypadku ciężarówek. Oczywiście ekologia jest również ważna, ale nie wszędzie jest ona kluczowa.
    2. 0
      3 lutego 2025 21:25
      Cytat z sannyhome
      To przez takich idiotów samoloty elektryczne nie są rozwijane.

      Gdzie oni się nie rozwijają?))))

      Cytat z sannyhome
      Na przykład muszę dostać się z Widnoje do Krasnogorska, odległość wynosi tylko 38 km, ale dotarcie tam jest uciążliwe - komunikacją miejską trzeba mieć co najmniej 3-4 przesiadki, samochodem - trzeba stać korki w każdym przypadku na odcinku 20 kilometrów. A drogą lotniczą, transportem przyjaznym dla środowiska - 10-15 minut. No cóż, gdyby istniał, oczywiście))))

      No cóż, pomyślmy, mam nadzieję, że nie jesteście idiotami)))) Masz coś do powiedzenia? Na początek trzeba zacząć działać w tej dziedzinie, a nie tylko szacować opłacalność, rentowność i wykonalność. Musimy bardzo drastycznie zmienić przepisy w zakresie transportu lotniczego, następnie zbudować i rozwinąć infrastrukturę itd., i dopiero wtedy będziemy mogli rozpocząć loty. O tak, czy już obliczyłeś, ile będzie kosztował Twój przyjazny dla środowiska środek transportu, jeśli zechcesz go kupić na własny użytek lub przynajmniej wynająć? Ile kosztuje wynajęcie samochodu sportowego wartego 250 tys. dolarów?))) A może w staromodny sposób?)))
      1. 0
        3 lutego 2025 22:35
        Cytat: JD1979
        Gdzie oni się nie rozwijają?))))

        W jakim kraju mieszkasz?

        Cytat: JD1979
        No cóż, pomyślmy.

        Właściwie wszystko, co napisałeś po tym zdaniu, wpisuje się w to, co napisałem wcześniej - po prostu nie ma woli politycznej, aby to wdrożyć. hi
  4. +1
    3 lutego 2025 20:16
    Moim zdaniem to wszystko bzdura.
    Był to samolot pasażerski z dwoma silnikami i paliwem.
    Reklama: Samolot pasażerski z 5 silnikami (2 termiczne, 2 elektryczne i 1 generator), paliwem i bateriami.

    W związku z tym: koszt jest wyższy, konserwacja jest droższa, ryzyko awarii jest wyższe, a ładowność jest mniejsza.
    Czy samochody hybrydowe są popularne w branży motoryzacyjnej? czy „ELEKTRO” i „termiczne” są jakoś bardziej rozpowszechnione?
    1. 0
      3 lutego 2025 23:35
      Pamiętam, że w ZSRR zbudowano samolot bazujący na Tu-154, który latał na benzynę.
  5. +1
    4 lutego 2025 09:51
    Chciałbym zobaczyć twarze pasażerów, którzy dotarli na lotnisko docelowe i nie zostali wpuszczeni na pokład. A dokąd latać, jeśli baterie są puste?!