Kalejdoskop
Najbliższe dekady przyniosą motoryzacyjną rewolucję. Większość dużych koncernów samochodowych inwestuje ogromne sumy w projektowanie i produkcję pojazdów o napędzie elektrycznym, które do roku 2030 mają kompletnie wyprzeć auta benzynowe. Symbolem tej transformacji stało się wypuszczenie na rynek elektrycznej wersji popularnego pickupa Ford F-150, którym eksperymentalnie przejechał się prezydent Biden...
Niezwykłe zadanie
Następnym celem ekologów i entuzjastów elektryfikacji transportu jest lotnictwo. To zadanie będzie jednak znacznie trudniejsze. Gdyby dziś zbudować elektryczną wersję pasażerskiego odrzutowca Boeing 737, jego bateria musiałaby być tak samo duża jak sam samolot, a ciężar całości w zasadzie uniemożliwiałby wzniesienie się w powietrze. Jednak baterie jonowo-litowe stają się coraz mniejsze, bardziej wydajne i lżejsze. Inżynierowie mają więc nadzieję, że już za kilka lat skonstruowanie elektrycznego samolotu pasażerskiego stanie się możliwe, choć być może początkowo będą to maszyny hybrydowe z podwójnym napędem.
Agencja NASA od mniej więcej 10 lat prowadzi badania i eksperymenty ze znacznie mniejszymi samolotami elektrycznymi. Istnieje na przykład prototypowa maszyna X-57, która może zabrać na pokład dwie osoby, ma zasięg ok. 100 mil i potrafi lecieć z prędkością 172 mil na godzinę. Są to na razie osiągi dość skromne, ale inżynierowie agencji są zdania, że za mniej więcej 15 lat można będzie mówić o szybko postępującej elektryfikacji lotnictwa.
Przez następny rok na skraju pustyni Mojave w Kalifornii liczne prywatne firmy będą prezentować własne pomysły na konstruowanie elektrycznych samolotów. Testy te prowadzone będą przez Armstrong Flight Research Center – placówkę badawczą agencji NASA w Los Angeles. Wcześniej, latem ubiegłego roku, firma AeroTEC zaprezentowała zmodyfikowany samolot typu Cessna, który odbył w stanie Waszyngton 30-minutowy eksperymentalny lot z dziewięcioma osobami na pokładzie. Maszyna napędzana była wyłącznie elektrycznością.
Elektryczna Cessna odbyła swój pierwszy lot z lotniska Moses Lake. Pilot powiedział później, iż rejs odbył się bez najmniejszych problemów, a maszynę pilotuje się dokładnie tak samo jak jej wersję spalinową. Największym problemem pozostaje na razie zasięg prototypu. Przedstawiciele AeroTEC wierzą jednak, że samoloty z elektrycznym napędem znajdą swoje komercyjne zastosowanie na krótszych trasach już za kilka lat.
Tymczasem w roku 2019 w Kanadzie odbył się próbny lot 62-letniego samolotu DHC-2 de Havilland Beaver, który został wyposażony w napęd elektryczny. Maszyna ta jest dziś pierwszym elektrycznym eksploatowanym na co dzień samolotem pasażerskim, którym podróżować może sześciu pasażerów. Hydroplan napędzany jest silnikiem Magni500 o mocy 750 koni mechanicznych, którego źródłem zasilania są akumulatory litowo-jonowe. Niestety ogniwa te są na razie dość ciężkie, bo każdy z nich waży jedną tonę. Natomiast ich sporym plusem jest niezbyt długi czas ładowania – po odbyciu 30-minutowego lotu ładowanie trwa zaledwie 40 minut.
Krok w przyszłość
Kevin Noertker, współzałożyciel firmy Ampaire, twierdzi, że na razie zasadniczym celem wszystkich eksperymentatorów jest skonstruowanie elektrycznych samolotów, które mogłyby znaleźć zastosowanie w komunikacji regionalnej. Jego zdaniem stanie się to możliwe za mniej niż 10 lat. Natomiast budowa większych samolotów pasażerskich, zabierających na pokład co najmniej 100 osób, zależna jest w znacznej mierze od badań i eksperymentów prowadzonych przez inżynierów agencji NASA.
Jeszcze do niedawna liczni eksperci patrzyli na możliwość elektryfikacji lotnictwa z przymrużeniem oka. Uważano powszechnie, że współczesna technika nie pozwala jeszcze na skuteczne realizowanie tego rodzaju zamierzeń. Postawy te szybko się jednak zmieniają, co podkreśla Jim Heidmann z Glenn Research Center w Cleveland w stanie Ohio. Prowadzi on od lat eksperymenty z niewielkimi samolotami elektrycznymi, którymi zainteresowanie okazują coraz to nowi przewoźnicy.
Natomiast doktor Frank Anton z firmy Siemens ujmuje to tak: – Kiedy rozpoczynałem projekt wspólnie z firmą Airbus, cały świat nadal był przekonany, że napędy elektryczne w samolotach to niedorzeczność. Wszyscy specjaliści mówili, że to niemożliwe. Nam też się tak wydawało. Kiedy jednak nasz zespół, złożony z ekspertów lotnictwa i inżynierów elektryków, przystąpił do wspólnej pracy, jego członkowie powoli zaczęli wierzyć, że być może da się to marzenie urzeczywistnić.
Do pewnego stopnia zostało urzeczywistnione w Chinach. Zespół naukowców z Instytutu Nauk Technicznych Uniwersytetu Wuhan zademonstrował prototyp silnika odrzutowego, który może sam się napędzać bez użycia paliw kopalnych, wykorzystując mikrofalowo generowaną plazmę powietrzną do napędu odrzutowego. Jak wynika z badań opublikowanych w czasopiśmie AIP Advances, urządzenie spręża powietrze i jonizuje je mikrofalami, generując plazmę, która tworzy ciąg napędzający.
Mimo tych postępów przed konstruktorami nadal piętrzą się liczne problemy techniczne i czysto praktyczne. Do tych drugich zalicza się fakt, iż wszystkie przepisy dotyczące awiacji cywilnej dotyczą wyłącznie tradycyjnych samolotów, a zatem będą musiały ulec modyfikacjom. Natomiast poważną barierą technologiczną pozostaje fakt, iż paliwo samolotowe produkuje znacznie więcej energii niż nawet najbardziej zaawansowane akumulatory, co na razie uniemożliwia całkowite wyparcie tradycyjnych silników odrzutowych z rynku.
Jednak największe linie samolotowe na świecie znajdują się pod coraz większym naciskiem ze strony rządów licznych krajów, gdyż tysiące samolotów latających codziennie do wszystkich zakątków świata w sumie odpowiedzialnych jest za ponad 2 proc. globalnej emisji szkodliwych substancji. Niektórzy przewoźnicy zapowiadają, że wyeliminują zupełnie te wyziewy do roku 2050. Nie wiadomo jednak, w jaki sposób zamierzają to zrobić. W grę wchodzi nie tylko napęd elektryczny. Mówi się między innymi o silnikach wodorowych, a nawet o paliwie opartym na etanolu uzyskiwanym z bakterii. Zwolennikiem tej opcji jest szef Virgin Atlantic, Richard Branson.
Krzysztof M. Kucharski
