Elbiler, tog, sporvogne og både findes allerede. Det fører logisk til spørgsmålet: hvorfor ser vi ikke store elektriske fly? Og vil vi se dem når som helst snart?
Hvorfor har vi elbiler og -tog, men få elfly? Hovedårsagen er, at det er meget enklere at modificere en bil eller et tog radikalt, selvom de ligner meget traditionelle fossilbrændstofkøretøjer udefra.
Landkøretøjer kan nemt klare den ekstra masse fra elektricitetslager eller elektriske fremdriftssystemer, men fly er meget mere følsomme.
For eksempel fører en forøgelse af en bils masse med 35 % til en stigning i energiforbruget på 13-20 %. Men for et fly er energiforbruget direkte proportionalt med massen: en forøgelse af massen med 35 % betyder, at det har brug for 35 % mere energi (alt andet lige).
Men det er kun en del af historien. Fly flyver også meget længere end landkøretøjer, hvilket betyder, at en flyvning kræver langt mere energi end en gennemsnitlig biltur. Fly skal lagre al den energi, der er nødvendig for at flytte sin masse for hver flyvning (i modsætning til et tog, der er tilsluttet et elnet). Brug af en tung energikilde betyder således, at der er behov for mere energi til en flyvning, hvilket fører til ekstra masse, og så videre og videre.
For et fly er masse afgørende, og derfor vejer flyselskaber omhyggeligt bagage. Elektriske fly har brug for batterier med tilstrækkelig energi pr. kilogram batteri, ellers betyder massestraffen, at de simpelthen ikke kan flyve lange afstande.
Kortdistancefly
På trods af dette er elektriske fly på vej – men du vil ikke se elektriske 747'ere lige foreløbig.
De bedste tilgængelige lithium-ion-batteripakker i dag yder omkring 200 watt-timer (Wh) pr. kilogram, ca. 60 gange mindre end nuværende flybrændstofDenne type batteri kan drive små elektriske lufttaxier med op til fire passagerer over en afstand på omkring 100 km. Til længere ture er der behov for flere energitætte celler.
Kortdistance elektriske pendlerfly, der transporterer op til 30 personer over en strækning på under 800 km, kræver for eksempel specifikt mellem 750 og 2,000 Wh/kg, hvilket er omkring 6-17 % af energiindholdet i petroleumbaseret jetbrændstof. Selv større fly kræver stadig lettere batterier. For eksempel forbruger et fly, der transporterer 140 passagerer over en strækning på 1,500 km, omkring 30 kg petroleum pr. passager. Med den nuværende batteriteknologi er der behov for næsten 1,000 kg batterier pr. passager.
For at gøre regionale pendlerfly fuldt elektriske kræves en fire- til tifoldig reduktion af batteriets vægt. Den langsigtede historiske forbedringsrate for batterienergi har været omkring 3-4 % om året, hvilket er en fordobling. omtrent hvert andet årtiBaseret på en fortsættelse af denne historiske tendens, kunne den firedobbelte forbedring, der er nødvendig for et fuldt elektrisk pendlerfly, potentielt nås omkring midten af århundredet.
Selvom det kan virke som en utrolig lang ventetid, er det i overensstemmelse med tidsrammen for forandringer i luftfartsindustrien, både for infrastrukturens og flydesignets livscyklus. Et nyt fly tager omkring 5-10 år at designe og vil derefter forblive i drift i to til tre årtier. Nogle fly flyver stadig 50 år efter deres første flyvning.
Her kommer hybriderne
Betyder det, at langdistanceflyvning altid vil være afhængig af fossile brændstoffer? Ikke nødvendigvis.
Selvom fuldt elektriske store fly kræver et større, endnu ikke opfundet skift i energilagring, er der andre måder at reducere miljøpåvirkningen fra flyvning.
Hybridelektriske fly kombinerer brændstoffer med elektrisk fremdrift. Denne flyklasse omfatter design uden batterier, hvor det elektriske fremdriftssystem tjener til at forbedre effektiviteten af fremdriften og reducere den nødvendige mængde brændstof.
Hybridelektriske fly med batterier er også under udvikling, hvor batterierne kan give ekstra strøm under specifikke omstændigheder. Batterier kan så for eksempel give ren start og landing for at reducere emissioner nær lufthavne.
Elfly er heller ikke den eneste måde at reducere det direkte CO2-aftryk fra flyvning. Alternative brændstoffer, såsom biobrændstoffer og brint, undersøges også.
Biobrændstoffer, som er brændstoffer udvundet fra planter eller alger, blev første gang brugt på en kommerciel flyvning i 2008 og flere flyselskaber har udført forsøg med dem. Selvom det ikke er bredt anvendt, undersøger der i øjeblikket betydelig forskning bæredygtige biobrændstoffer, der ikke påvirker ferskvandskilder eller fødevareproduktion.
Selvom biobrændstoffer stadig producerer CO₂, kræver de ikke væsentlige ændringer af eksisterende fly eller lufthavnsinfrastruktur. Brint kræver derimod en fuldstændig redesign af lufthavnens brændstofinfrastruktur og har også en betydelig indflydelse på selve flyets design.
Selvom brint er meget let – indeholder brint tre gange mere energi pr. kilogram end petroleum – dens densitet er meget lav, selv når den opbevares som væske ved -250?. Det betyder, at brændstof ikke længere kan opbevares i vingen, men skal flyttes til relativt tunge og store tanke inde i flykroppen. Trods disse ulemper kan brintdrevne langdistanceflyvninger forbruge op til 12 % mindre energi end petroleum.
Om forfatteren
Dries Verstraete, lektor i rumfartsdesign og fremdrift, University of Sydney
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.
Video: Fremtidens fly - NASA-dokumentar
{vembed Y=Y1gAusOW-RU}
Relaterede bøger
Nedtrapning: Den mest omfattende plan, der nogensinde er blevet foreslået til at vende global opvarmning
af Paul Hawken og Tom Steyer
I lyset af udbredt frygt og apati er en international koalition af forskere, fagfolk og forskere mødtes for at tilbyde et sæt realistiske og dristige løsninger på klimaforandringer. Hundrede teknikker og fremgangsmåder er beskrevet her - nogle er velkendte; nogle du måske aldrig har hørt om. De spænder fra ren energi til at uddanne piger i lande med lavere indkomst til praksis i landbruget, der trækker kulstof ud af luften. Løsningerne findes, er økonomisk levedygtige, og samfund overalt i verden vedtager i øjeblikket dem med dygtighed og beslutsomhed. Fås på Amazon
Design af klimaløsninger: En politikvejledning til lav-kulstofenergi
af Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Da virkningerne af klimaændringerne allerede er over os, er behovet for at reducere de globale drivhusgasemissioner intet mindre end presserende. Det er en skræmmende udfordring, men teknologierne og strategierne til at imødekomme den findes i dag. Et lille sæt energipolitikker, der er designet og implementeret godt, kan sætte os på vejen mod en fremtid med lav kulstofemission. Energisystemer er store og komplekse, så energipolitikken skal være fokuseret og omkostningseffektiv. One-size-fits-all-tilgange får simpelthen ikke jobbet gjort. Politiske beslutningstagere har brug for en klar, omfattende ressource, der skitserer de energipolitikker, der har størst indflydelse på vores klimafremtid, og beskriver, hvordan disse politikker skal designes godt. Fås på Amazon
Dette ændrer alt: kapitalisme vs. klima
af Naomi Klein
In Dette ændrer alt Naomi Klein hævder, at klimaforandringer ikke kun er et andet spørgsmål, der skal indbringes pænt mellem skatter og sundhedsvæsen. Det er en alarm, der opfordrer os til at løse et økonomisk system, der allerede svigter os på mange måder. Klein bygger omhyggeligt sagen for, hvor massivt at reducere vores drivhusemissioner er vores bedste chance for samtidig at mindske gabende uligheder, forestille os vores ødelagte demokratier og genopbygge vores slanke lokale økonomier. Hun udsætter den ideologiske desperation af klimaændringsnægterne, de messianske vrangforestillinger fra de ville være geoengineers og den tragiske nederlag fra for mange mainstream grønne initiativer. Og hun demonstrerer netop, hvorfor markedet ikke har - og ikke kan - løse klimakrisen, men i stedet forværre tingene med stadig mere ekstreme og økologisk ødelæggende udvindingsmetoder ledsaget af voldsom katastrofekapitalisme. Fås på Amazon
Fra udgiveren:
Køb på Amazon går til at bekæmpe omkostningerne ved at bringe dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uden omkostninger og uden annoncører, der sporer dine browservaner. Selv hvis du klikker på et link, men ikke køber disse valgte produkter, betaler alt andet, du køber i det samme besøg på Amazon, en lille provision. Der er ingen ekstra omkostninger for dig, så vær venlig at bidrage til indsatsen. Du kan også bruge dette link at bruge til Amazon når som helst, så du kan hjælpe med at støtte vores indsats.
