มีรถยนต์ไฟฟ้ารถไฟรถรางและเรืออยู่แล้ว นั่นคือเหตุผลที่นำไปสู่คำถาม: ทำไมเราไม่เห็นเครื่องบินไฟฟ้าขนาดใหญ่ และเราจะเห็นพวกเขาในไม่ช้านี้ไหม?
ทำไมเรามีรถยนต์ไฟฟ้าและรถไฟ แต่มีเครื่องบินไฟฟ้าน้อย เหตุผลหลักคือมันง่ายกว่ามากในการดัดแปลงรถยนต์หรือรถไฟแม้ว่าจะดูคล้ายกับยานพาหนะเชื้อเพลิงฟอสซิลแบบดั้งเดิมที่ด้านนอก
ยานพาหนะทางบกสามารถรับมือกับมวลที่เพิ่มขึ้นจากที่เก็บพลังงานไฟฟ้าหรือระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าได้อย่างง่ายดาย แต่เครื่องบินนั้นไวกว่ามาก
ตัวอย่างเช่นการเพิ่มมวลรถยนต์โดย 35% นำไปสู่การเพิ่มการใช้พลังงานของ 13-20% แต่สำหรับเครื่องบินการใช้พลังงานเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลการเพิ่มมวลโดย 35% หมายความว่ามันต้องการพลังงานมากขึ้น 35% (ทุกสิ่งเท่าเทียมกันทั้งหมด)
แต่นั่นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของเรื่องราว เครื่องบินยังเดินทางไกลกว่ายานพาหนะภาคพื้นดินซึ่งหมายความว่าเที่ยวบินนั้นต้องการพลังงานมากกว่าการเดินทางบนถนนทั่วไป เครื่องบินจะต้องเก็บพลังงานทั้งหมดที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายมวลของมันสำหรับแต่ละเที่ยวบิน (ไม่เหมือนกับรถไฟที่เชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้า) การใช้แหล่งพลังงานที่หนักจึงหมายถึงต้องการพลังงานมากขึ้นสำหรับเที่ยวบินซึ่งนำไปสู่มวลที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
สำหรับเครื่องบินมวลมีความสำคัญซึ่งเป็นเหตุผลที่สายการบินชั่งน้ำหนักสัมภาระอย่างพิถีพิถัน เครื่องบินไฟฟ้าต้องการแบตเตอรี่ที่มีพลังงานเพียงพอต่อกิโลกรัมของแบตเตอรี่หรือค่าปรับจำนวนมากหมายความว่าพวกเขาไม่สามารถบินในระยะทางไกลได้
เครื่องบินระยะสั้น
แม้จะมีสิ่งนี้เครื่องบินไฟฟ้าก็อยู่บนขอบฟ้า - แต่คุณจะไม่เห็น 747 ไฟฟ้าในเวลาใด ๆ
ชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ดีที่สุดในปัจจุบันให้ประมาณ 200 วัตต์ชั่วโมง (Wh) ต่อกิโลกรัมประมาณ 60 น้อยกว่าเชื้อเพลิงเครื่องบินปัจจุบัน. แบตเตอรีชนิดนี้สามารถจ่ายไฟแท็กซี่อากาศขนาดเล็กที่มีผู้โดยสารได้สูงสุดสี่คนในระยะทางประมาณ 100km สำหรับการเดินทางที่ยาวนานขึ้นจำเป็นต้องใช้เซลล์ที่มีความหนาแน่นของพลังงานมากขึ้น
เครื่องบินโดยสารไฟฟ้าระยะสั้นที่บรรทุกคน 30 ได้น้อยกว่า 800km เช่นต้องการเฉพาะระหว่าง 750 และ 2,000Wh / kg ซึ่งเป็นปริมาณพลังงานเชื้อเพลิงน้ำมันก๊าด 6-17% เครื่องบินที่มีขนาดใหญ่ขึ้นนั้นต้องการแบตเตอรี่ที่มีน้ำหนักเบา ตัวอย่างเช่นเครื่องบินที่บรรทุกผู้โดยสาร 140 สำหรับ 1,500km กินน้ำมันก๊าด 30kg ต่อผู้โดยสารหนึ่งคน ด้วยเทคโนโลยีแบตเตอรี่ปัจจุบันจำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ 1,000kg เกือบทุกตัวต่อผู้โดยสารหนึ่งคน
ในการทำให้เครื่องบินโดยสารในภูมิภาคนั้นไฟฟ้าเต็มรูปแบบจำเป็นต้องมีการลดน้ำหนักแบตเตอรี่สี่สิบเท่า อัตราการปรับปรุงแบตเตอรี่ในระยะยาวที่ผ่านมาในอดีตอยู่ที่ประมาณ 3-4% ต่อปีเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ประมาณทุกๆสองทศวรรษ. บนพื้นฐานของความต่อเนื่องของแนวโน้มทางประวัติศาสตร์การปรับปรุงเครื่องบินสี่เท่าที่จำเป็นสำหรับเครื่องบินโดยสารไฟฟ้าเต็มรูปแบบนั้นสามารถเข้าถึงได้ในราวกลางศตวรรษที่
ในขณะนี้อาจดูเหมือนรอนานอย่างไม่น่าเชื่อนี้สอดคล้องกับช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงในอุตสาหกรรมการบินสำหรับทั้งโครงสร้างพื้นฐานและวงจรการออกแบบเครื่องบิน เครื่องบินใหม่ใช้เวลาประมาณ 5-10 ปีในการออกแบบและจะยังคงให้บริการอยู่สองถึงสามทศวรรษ เครื่องบินบางลำยังคงบินอยู่ 50 ปีหลังจากเที่ยวบินแรก
ที่นี่ลูกผสมมา
นี่หมายถึงการบินทางไกลมักจะพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลหรือไม่? ไม่จำเป็น.
ในขณะที่เครื่องบินขนาดใหญ่ไฟฟ้าเต็มรูปแบบจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในการเก็บพลังงาน แต่ก็มีวิธีอื่นในการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของการบิน
เครื่องบินไฮบริด - ไฟฟ้ารวมเชื้อเพลิงกับเครื่องยนต์ไฟฟ้า เครื่องบินประเภทนี้รวมถึงการออกแบบที่ไม่มีแบตเตอรี่ซึ่งระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าทำหน้าที่ในการปรับปรุงประสิทธิภาพของแรงขับลดปริมาณเชื้อเพลิงที่ต้องการ
เครื่องบินไฟฟ้าแบบไฮบริดพร้อมแบตเตอรี่ยังอยู่ในระหว่างการพัฒนาซึ่งแบตเตอรี่อาจให้พลังงานพิเศษในสถานการณ์เฉพาะ ยกตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่สามารถให้การถอดและเชื่อมโยงไปถึงที่สะอาดเพื่อลดการปล่อยมลพิษใกล้สนามบิน
เครื่องบินไฟฟ้าไม่ใช่วิธีเดียวที่จะช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง เชื้อเพลิงทางเลือกเช่นเชื้อเพลิงชีวภาพและไฮโดรเจนก็ถูกตรวจสอบเช่นกัน
เชื้อเพลิงชีวภาพซึ่งเป็นเชื้อเพลิงที่ได้มาจาก พืชหรือสาหร่ายถูกใช้ครั้งแรกในเที่ยวบินเชิงพาณิชย์ใน 2008 และ สายการบินหลายแห่งได้ทำการทดลอง กับพวกเขาเหล่านั้น. ในขณะที่ไม่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางขณะนี้การวิจัยที่สำคัญกำลังตรวจสอบเชื้อเพลิงชีวภาพที่ยั่งยืนซึ่งไม่ส่งผลกระทบต่อแหล่งน้ำจืดหรือการผลิตอาหาร
แม้ว่าเชื้อเพลิงชีวภาพยังคงผลิต CO2 แต่ก็ไม่จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญกับเครื่องบินหรือโครงสร้างพื้นฐานของสนามบินที่มีอยู่ ในทางกลับกัน ไฮโดรเจนจำเป็นต้องออกแบบโครงสร้างพื้นฐานการเติมเชื้อเพลิงของสนามบินใหม่ทั้งหมด และยังมีผลกระทบสำคัญต่อการออกแบบตัวเครื่องบินด้วย
ในขณะที่ไฮโดรเจนเบามาก - ไฮโดรเจนประกอบด้วย พลังงานมากขึ้นสามเท่าต่อกิโลกรัม กว่าน้ำมันก๊าด – ความหนาแน่นของมันต่ำมาก แม้ว่าจะเก็บเป็นของเหลวที่อุณหภูมิ -250? ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถเก็บเชื้อเพลิงไว้ที่ปีกได้อีกต่อไป แต่จำเป็นต้องย้ายไปยังถังที่ค่อนข้างหนักและเทอะทะภายในลำตัว แม้จะมีข้อบกพร่องเหล่านี้ แต่เที่ยวบินระยะไกลที่เติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนก็สามารถบริโภคได้ พลังงานน้อยกว่า 12% มากกว่าน้ำมันก๊าด.
เกี่ยวกับผู้เขียน
Dries Verstraete อาจารย์อาวุโสด้านการออกแบบและการบินและอวกาศ มหาวิทยาลัยซิดนีย์
บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.
วิดีโอ: เครื่องบินในอนาคต - สารคดีของ NASA
{ชื่อ Y=Y1gAusOW-RU}
หนังสือที่เกี่ยวข้อง
การเบิกถอน: แผนที่ครอบคลุมมากที่สุดที่เคยเสนอเพื่อย้อนกลับภาวะโลกร้อน
โดย Paul Hawken และ Tom Steyer
เมื่อเผชิญกับความกลัวและความไม่แยแสอย่างกว้างขวางกลุ่มนักวิจัยผู้เชี่ยวชาญและนักวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศได้มารวมตัวกันเพื่อเสนอชุดโซลูชั่นที่สมจริงและเป็นตัวหนาสำหรับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ หนึ่งร้อยเทคนิคและวิธีปฏิบัติมีอธิบายไว้ที่นี่ - บางคนรู้จักกันดี บางอย่างที่คุณอาจไม่เคยได้ยิน พวกเขามีตั้งแต่พลังงานสะอาดไปจนถึงการให้ความรู้แก่เด็กผู้หญิงในประเทศที่มีรายได้ต่ำถึงแนวทางการใช้ที่ดินที่ดึงคาร์บอนออกจากอากาศ การแก้ปัญหาที่มีอยู่เป็นไปได้ทางเศรษฐกิจและชุมชนทั่วโลกกำลังออกกฎหมายเหล่านี้ด้วยทักษะและความมุ่งมั่น วางจำหน่ายใน Amazon
การออกแบบโซลูชั่นภูมิอากาศ: คู่มือนโยบายสำหรับพลังงานคาร์บอนต่ำ
โดย Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
จากผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดขึ้นกับเราแล้วความจำเป็นในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั่วโลกจึงเป็นเรื่องเร่งด่วน เป็นความท้าทายที่น่ากลัว แต่เทคโนโลยีและกลยุทธ์ที่จะตอบสนองมันมีอยู่ในปัจจุบัน นโยบายพลังงานชุดเล็ก ๆ ซึ่งได้รับการออกแบบและดำเนินการอย่างดีสามารถนำเราไปสู่อนาคตคาร์บอนต่ำได้ ระบบพลังงานมีขนาดใหญ่และซับซ้อนดังนั้นนโยบายพลังงานต้องเน้นและคุ้มค่า วิธีการขนาดเดียวที่เหมาะกับทุกคนจะไม่ทำให้งานสำเร็จลุล่วง ผู้กำหนดนโยบายต้องการทรัพยากรที่ชัดเจนและครอบคลุมซึ่งสรุปนโยบายด้านพลังงานที่จะมีผลกระทบมากที่สุดต่อสภาพภูมิอากาศในอนาคตของเราและอธิบายวิธีการออกแบบนโยบายเหล่านี้ให้ดี วางจำหน่ายใน Amazon
นี้ทุกอย่างเปลี่ยนแปลง: ทุนนิยมกับสภาพภูมิอากาศ
โดย Naomi Klein
In นี้ทุกอย่างเปลี่ยนแปลง นาโอมิไคลน์ให้เหตุผลว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศไม่ได้เป็นเพียงปัญหาอีกอย่างที่ต้องยื่นระหว่างภาษีและการดูแลสุขภาพ มันเป็นสัญญาณเตือนที่เรียกร้องให้เราแก้ไขระบบเศรษฐกิจที่ทำให้เราล้มเหลวในหลาย ๆ ด้าน ไคลน์อย่างพิถีพิถันสร้างกรณีสำหรับวิธีการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของเราอย่างหนาแน่นเป็นโอกาสที่ดีที่สุดของเราในการลดความไม่เท่าเทียมกันที่อ้าปากค้างพร้อมจินตนาการจินตนาการประชาธิปไตยที่แตกสลายของเราและสร้างเศรษฐกิจท้องถิ่นที่น่าเกรงขามของเรา เธอแสดงให้เห็นถึงความสิ้นคิดในเชิงอุดมการณ์ของผู้ปฏิเสธการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศความหลงผิดของศาสนพยากรณ์ที่จะเป็น geoengineers และความพ่ายแพ้อันน่าเศร้าของการริเริ่มสีเขียวที่สำคัญมากเกินไป และเธอแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าทำไมตลาดไม่ได้ - และไม่สามารถ - แก้ไขวิกฤติสภาพภูมิอากาศได้ แต่จะทำให้สิ่งต่าง ๆ แย่ลงด้วยวิธีการสกัดที่รุนแรงและเป็นอันตรายต่อระบบนิเวศมากขึ้นพร้อมกับระบบทุนนิยมจากภัยพิบัติอาละวาด วางจำหน่ายใน Amazon
จากสำนักพิมพ์:
การซื้อใน Amazon ไปเพื่อชดใช้ค่าใช้จ่ายในการนำคุณ InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, และ ClimateImpactNews.com ไม่มีค่าใช้จ่ายและไม่มีผู้โฆษณาที่ติดตามพฤติกรรมการท่องเว็บของคุณ แม้ว่าคุณจะคลิกที่ลิงค์ แต่อย่าซื้อผลิตภัณฑ์ที่เลือกเหล่านี้ แต่อย่างอื่นที่คุณซื้อในการเข้าชมครั้งเดียวกันบน Amazon จะจ่ายค่าคอมมิชชั่นให้เราเล็กน้อย ไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมสำหรับคุณดังนั้นโปรดช่วยสนับสนุนด้วย นอกจากนี้คุณยังสามารถ ใช้ลิงค์นี้ ใช้กับ Amazon ได้ตลอดเวลาเพื่อให้คุณสามารถช่วยสนับสนุนความพยายามของเรา
