Samoloty elektryczne są zasilane energią elektryczną zamiast paliwa lotniczego. Lotnictwo cywilne ma ogromny wpływ na środowisko, silniki elektryczne mają zatem ogromny potencjał, aby pomóc obniżyć koszty środowiskowe poprzez tworzenie mniejszej liczby emisji gazów do atmosfery. Jak wygląda obecnie ten rynek na świecie?
Jak działa technologia samolotów elektrycznych?
Mówiąc najprościej, samoloty elektryczne wykorzystują akumulatory do zasilania silnika elektrycznego. Silnik zamienia energię elektryczną na energię mechaniczną. Elektryczny układ napędowy zawiera również komponenty, takie jak sprzęt lub oprogramowanie sterownika silnika, przekładnie i układy chłodzenia. W fazie badań i rozwoju znajdują się również hybrydowe samoloty elektryczne, w których silnik elektryczny jest połączony z silnikiem konwencjonalnym. Elektryczny samolot Rolls-Royce'a, ACCEL, czyli Spirit of Innovation, odbył lot testowy w 2021 roku, osiągając maksymalną prędkość 555,9 km/h na dystansie trzech kilometrów. Podczas lotu samolot był napędzany elektrycznym układem napędowym o mocy 400 kW i akumulatorem.
ACCEL podczas startu. Fot. strona internetowa Rolls-Royce Airbus
E-Fan 1.1 był pierwszym samolotem elektrycznym, który przeleciał nad kanałem La Manche w 2015 roku. Jest to lekki, dwumiejscowy pojazd napędzany akumulatorami litowo-jonowymi i dwoma silnikami elektrycznymi. W 2017 roku Airbus wraz z Rolls Royce uruchomili program demonstracyjny E-Fan X w celu przetestowania większej liczby technologii, który zakończył się w 2020 roku. Ampaire's Electric EEL, zmodyfikowana trzyosobowa Cessna 337 Skymaster, wykonała lot testowy o długości 341 mil w 2020 r. Firma twierdzi, że EEL wykazał oszczędność paliwa do 40-stu procent w porównaniu ze standardową Cessna Skymaster.
Wcześniej w tym roku firma Ampaire rozpoczęła również loty z zasilaniem hybrydowo-elektrycznym regionalnym samolotem Eco Caravan przeznaczonym do użytku komercyjnego, który obecnie dostępny jest już w przedsprzedaży.
Jakie są korzyści z komercyjnego wykorzystania samolotów elektrycznych?
Samoloty elektryczne oferują potencjał znacznych oszczędności kosztów. Koszty paliwa stanowią dużą część działalności firm lotniczych. Wraz ze wzrostem tych kosztów rosną również koszty lotów dla pasażerów. Ludzie mogą być mniej skłonni do latania, gdy ceny biletów rosną ze względu na koszty paliwa, co wpływa na wyniki finansowe linii lotniczych.
Kolejną znaczącą korzyścią jest redukcja hałasu. Zanieczyszczenie hałasem to problem, który wpływa na ruch lotniczy i rentowność lokalnych portów lotniczych. Lotnictwo elektryczne jest znacznie cichsze w porównaniu z lotnictwem odrzutowym. Oznacza to, że samoloty mogą latać później w nocy, lądować na gęściej zaludnionych obszarach i ogólnie przyczynić się do zredukowania ilości hałasu wytwarzanego przez lotnictwo. Wreszcie samoloty elektryczne mają pewne zalety, które z czasem mogą nabrać na znaczeniu. Silniki elektryczne są znacznie prostsze niż silniki spalinowe.
Konserwacja i utrzymanie zdatności do lotu to duża część kosztów lotniczych, gdzie problem z jednym komponentem może uziemić samolot na czas nieokreślony. Samoloty elektryczne mogą mieć mniej części ulegających zużyciu, co potencjalnie zmniejszy koszty konserwacji i ewentualne przestoje.
Samoloty elektryczne dla celów rekreacji
Pierwszym rynkiem, gdzie z powodzeniem mogą zaistnieć samoloty elektryczne są ultralekkie samoloty rekreacyjne.
Pipistrel 3 modele ultra lekkich elektryków
Słoweńska firma Pipistrel po raz pierwszy rozpoczęła badania nad lotnictwem elektrycznym w 2000 roku, opracowując elektryczne systemy napędowe. Jej pierwszy elektryczny system napędowy, o prostej konstrukcji został zaprojektowany i przetestowany w 2004 roku. Pierwsze akumulatory, które były wystarczająco mocne i wystarczająco lekkie, aby mogły być używane w lotnictwie, stały się dostępne po 2005 roku. Wykorzystując szansę, jaką one dały, Pipistrel wyprodukował w 2007 roku pierwszy dwumiejscowy samolot elektryczny na świecie - Taurus Electro.
Taurus Electro był pierwszym na świecie w pełni elektrycznym samo startującym szybowcem i jest produkowany seryjnie od 2007 roku. Taurus Electro to dwumiejscowy szybowiec napędzany elektrycznym układem napędowym o mocy 40 kW. Jego kluczowe cechy to chowany silnik elektryczny i chowane podwozie, a także przestronny, panoramiczny kokpit z miejscami siedzącymi obok siebie.
Taurus Electro. Fot strona internetowa Pipistrel
Drugim elektrykiem Pipistrela jest Alpha Electro - dwumiejscowy elektryczny samolot szkoleniowy. Jego krótka droga startowa, szybka zdolność wznoszenia i wytrzymałość około godziny sprawiły, że jest to doskonały samolot do szkoleń lotniczych. Alpha Electro jest zoptymalizowany pod kątem operacji w ruchu lotniczym, umożliwiając jednocześnie starty i lądowania na krótkim pasie.
Alpha Electro. Fot. Matti Blume licencja CC by-sa.4.0
Zdecydowanie warty uwagi jest także 3-ci model Pipistrela - Velis Electro. Jest to pierwszy na świecie ultralekki samolot z napędem elektrycznym, który otrzymał certyfikat typu EASA.A.573 TCDS. Dwumiejscowy pojazd, uzyskał certyfikację EASA w czerwcu 2020 r., jest przeznaczony przede wszystkim do szkolenia pilotów mając na uwadze efektywność kosztową. Velis Electro może być eksploatowany komercyjnie w Europie i jest w pełni zatwierdzony do szkolenia pilotów oraz innych operacji. Przy poziomie hałasu wynoszącym zaledwie 60 decybeli, Velis Electro może wykonywać szkolenia lotnicze na obszarach miejskich bez negatywnego wpływu na jakość życia ludności.
Velis Electro fot. Strona internetowa Pipistrel
Diamond Aircraft
Również w Europie, lecz tym razem w Austrii powstaje inny ciekawy model samolotu elektrycznego. Samolot eDA40 firmy Diamond Aircraft jest wynikiem kilkuletnich eksperymentów oraz testów systemów hybrydowych i czysto elektrycznych. Austriacki producent jest teraz gotowy do wprowadzenia zelektryfikowanej wersji swojego DA40, jednosilnikowego samolotu szkolno-treningowego, który jest już certyfikowany. Ładowarka jest dostarczana przez firmę Electric Power systems, która opracowuje certyfikowane systemy dla przemysłu lotniczego, obronnego, motoryzacyjnego i morskiego.
eDA40 będzie pierwszym samolotem elektrycznym, który posiada certyfikat wydany przez FAA i europejską agencję bezpieczeństwa lotniczego EASA, z tą opcją ładowania. Po znalezieniu stacji ładowania na lotnisku, postój nie będzie trwał długo. Firma Diamond przekonuje, że ostateczna wersja eDA40 ładuje się w około 20 minut i oferuje do 90 minut lotu dzięki chłodzonemu powietrzem silnikowi elektrycznemu Safran Engineus 100 ze zintegrowanym kontrolerem, który wytwarza maksymalnie 130 kW. Wewnątrz eDA40 znajdują się cztery miejsca siedzące z regulowanymi oparciami i podparciem odcinka lędźwiowego, elektrycznie regulowanymi pedałami steru kierunku i elektryczną klimatyzacją. Całkowicie przeszklony kokpit wykorzystuje awionikę G1000 NXi firmy Garmin i oferuje opcjonalny system automatycznego sterowania lotem GFC700 zapewniający bezpieczeństwo.
DA40 firmy Diamond Aircraft. Fot. materiały prasowe
Samoloty elektryczne o zasięgu regionalnym nieodległa wizja przyszłości?
Drugim, trudniejszym rynkiem dla pasażerskich samolotów startujących horyzontalnie są loty regionalne. Tu na prowadzenie wysuwają się 2 ciekawe projekty.
Eviation Aircraft
Eviation Alice to samolot elektryczny przeznaczony dla dziewięciu pasażerów i dwóch członków załogi stworzony przez amerykańską firmę Eviation Aircraft.
Jego konstrukcja zawiera 95% materiału kompozytowego, jest napędzana dwoma silnikami elektrycznymi i ma ogon w kształcie litery T. Prototyp oblatano po raz pierwszy 27 września 2022 roku.
Alice nie emituje dwutlenku węgla, znacznie zmniejsza hałas i kosztuje ułamek kwoty za godzinę lotu w porównaniu z lekkimi odrzutowcami. Według producenta samoloty w pełni elektryczne sprawią, że podróże regionalne będą bardziej zrównoważone ekonomicznie i środowiskowo dla przedsiębiorstw i konsumentów. Nowa generacja samolotów może zapewnić dostęp do lotnisk, które obecnie nie są wykorzystywane przez loty komercyjne ze względu na problemy z hałasem lub ograniczone godziny pracy. Eviation Alice ma być skierowany na rynki m.in. dolotów do pracy i przewozów towarowych, gdzie odległość waha się od 250 do 450 km. Producent chce w tym roku prowadzić zaawansowane loty testowe oraz spodziewa się, że certyfikacja wraz z wejściem do służby nastąpi w najbliższych latach. Eviation Alice z dziewięcioma pasażerami na pokładzie ma rozwijać prędkość 444 km/h (240 węzłów).
Eviation Alice podczas pierwszego lotu. Fot. materiały prasowe Eviation Aircraft.
Heart Aerospace
ES-30 to projekt szwedzkiej firmy Heart Aerospace. Będzie to samolot pasażerskiej komunikacji regionalnej z napędem elektrycznym, zdolny do przewozu 30-stu pasażerów. Projekt nowej maszyny pasażerskiej zaprezentowany został po raz pierwszy we wrześniu 2020 roku. Szwedzki producent zaprezentował w ostatnich miesiącach znaczące aktualizacje projektu swojego samolotu elektrycznego ES-30 i potwierdził, że podmioty Air Canada oraz Saab zostali nowymi mniejszościowymi udziałowcami. Napędzany ma on być czterema silnikami elektrycznymi zasilanymi z akumulatorów, co ma pozwalać maszynie pracować przy zerowej emisji i niskim poziomie hałasu. Będą one wspomagane przez parę turbogeneratorów, zapewniającą rezerwowe zapotrzebowanie na energię elektryczną. ES-30 posiadać będzie w kabinie pasażerskiej układ siedzeń 2-1, samolot będzie wyposażony także w kuchnię i toaletę. W kabinie znajdować się będą schowki na bagaż podręczny, które uzupełniają duży zewnętrzny przedział bagażowy i towarowy, zapewniając liniom lotniczym elastyczność operacji.
Całkowicie elektryczny zasięg ma wynosić nieco powyżej 200 km, a z napędem hybrydowym, z 25 pasażerami, będzie zwiększony do 800 km, z uwzględnieniem standardowych rezerw paliwowych danego przewoźnika lotniczego. Partnerem Heart pozostanie dostawca awioniki Garmin. W sumie Heart Aerospace ma podpisane umowy na 96 samolotów ES-30. Producent twierdzi, że ES-30 rozpocznie pierwsze loty komercyjne w 2028 roku.
ES-30 firmy Heart Aerospace wizualizacja w locie. Fot. materiały prasowe Heart Aerospace
|
Porównanie projektów elektrycznych samolotów pasażerskich |
||
|
Nazwa projektu |
maksymalny zasięg |
liczba pasażerów |
|
Eviation Alice |
450 km |
9 |
|
Heart Aerospace ES-30 |
800 km |
30 |
Źródło: Opracowanie własne.
Jaka przyszłość dla elektryków?
Organizacja Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego (ICAO), jako światowy organ lotniczy, wyraźnie wyznaczyła kurs w kierunku osiągnięcia lotnictwa zrównoważonego pod względem środowiskowym do 2050 r. Ekologiczne lotnictwo jutra będzie charakteryzowało się większą dywersyfikacją koncepcji samolotów, z których każdy zostanie dostosowany i zoptymalizowany pod kątem konkretnego celu (według zasięgu, profilu misji), ale wewnętrznie będzie ze sobą współdziałać.
Nie należy oczekiwać koncepcji samolotów o jednym rozmiarze, które pasują do większości zadań lotniczych, ale raczej zestawu produktów zoptymalizowanych pod kątem miejskiej mobilności powietrznej, regionalnej mobilności powietrznej, krótkich, średnich i długich tras, z których każdy będzie napędzany przez najbardziej odpowiednią opcję układu napędowego. Same układy napędowe również staną się bardziej zróżnicowane. Będą one obejmować mieszankę baterii, hybrydowego silnika elektrycznego, silnika spalinowego SAF, wodorowego ogniwa paliwowego i rozmieszczania jednostek generujących ciąg w kadłubie w celu osiągnięcia lepszej wydajności integracji między maszyną, a układem napędowym.
Autor publikacji: Magdalena Nowak dla Aviation24.pl
