Holenderski startup Elysian twierdzi, że udało mu się zaprojektować samolot elektryczny, który zmieści na pokład kilkadziesiąt osób i będzie miał około 800 kilometrów zasięgu. Taki statek powietrzny ma być na wyciągnięcie ręki, wystarczy, że uda nam się stworzyć ogniwa o gęstości energii 0,45 kWh/kg, utrzymują przedstawiciele startupu. Dodajmy, że zaledwie kilka miesięcy temu chiński CATL zapowiedział ogniwa ze skompresowanym (ang. condensed) elektrolitem, które powinny osiągnąć 0,5 kWh/kg.
Średniodystansowy samolot elektryczny? Wąski kadłub, 0,36 kWh/kg na poziomie baterii, do 90 osób
Spis treści
Dyrektor wzornictwa i inżynierii w Elysian, Reynard de Vries, deklaruje, że do małej rewolucji w lotnictwie może dojść wtedy, gdy uda się zelektryfikować loty o długości do 1 000 kilometrów. Odpowiadają one za mniej więcej połowę całego ruchu pasażerskiego i około jedną piątą emisji w ruchu powietrznym. Startup uznał, że wzorem do naśladowania powinna być pierwsza generacja samolotów wąskokadłubowych (szerokość: 3-4 m, jedno przejście dla ludzi). Ich sztandarowym przedstawicielem jest Boeing 707:
Boeing 707 w Siłach Powietrznych Izraela (c) Colin Cooke Photo, 2006 / Flickr
Rob Wolleswinkel, prezes i współzałożyciel Elysian, zaznacza, że samoloty tego typu nie są szczególnie ekonomiczne w eksploatacji, ale stworzono je do [stosunkowo] dużych zasięgów – obecnie wykorzystywane są w lotach regionalnych. Dotychczasowi badacze tematu mieli źle podchodzić do kwestii elektryfikacji lotnictwa, bo za punkt wyjścia brali obecne samoloty i usiłowali zmienić im napęd na elektryczny.
Efekty były łatwe do przewidzenia: „nie da się”.
E9X uratowany dzięki silnikowi spalinowemu. Czeka na następną generację ogniw
Głównym projektem startupu jest E9X, który ma maksymalną masę startową (ang. MTOW/MTOM) wynoszącą 75 ton, podczas gdy w Airbusie A320neo jest to 73,5 tony. Każde ze skrzydeł wyposażone jest w cztery silniki śmigłowe – żeby się zmieściły i żeby obniżyć obciążenie skrzydeł, ich rozpiętość jest większa niż w A320 i wynosi 42 metry. Końcówki są składane, dzięki czemu możliwe jest zejście do poziomu 36 metrów (A320neo = 35,8 m).
Dzięki symulacjom wykorzystującym badanie stosunku siły do oporu (L/D) udało się obliczyć, że przy gęstości energii na poziomie pakietu wynoszącej 0,3 kWh, E9X miałby maksymalnie 405 kilometrów zasięgu.
Problem w tym, że samolot musi dysponować gwarantowanym zasięgiem zapasowym na potrzeby lotu do innej lokalizacji, a rezerwa ta dla wzorcowego CS-25 wynosi 350 kilometrów. Dla pasażerów zostaje więc zaledwie 55 kilometrów. Dlatego statek powietrzny usiłowano zaplanować w taki sposób, by baterii było dużo, a jednocześnie by ich waga stanowiła jak najniższy procent całej masy. Uznano też, że skoro rezerwa wykorzystywana jest w mniej niż 1 procencie lotów, najlepsze będzie użycie… zapasowego silnika spalinowego w roli generatora prądu.
W takim przypadku nagle okazało się, że samolot może mieć 830 kilometrów zasięgu, w tym wspomniane około 350 kilometrów obowiązkowej rezerwy. Przy czym niezbędna jest nowa generacja ogniw, która powinna pojawić się na rynku w ciągu 5-10 lat i dysponować gęstością energii wynoszącą 0,45 kWh/kg. Obecna generacja z gęstością na poziomie ogniw równą 0,3 kWh/kg daje przy konserwatywnych wyliczeniach 500 kilometrów całkowitego zasięgu (w tym rezerwa).
Żeby osiągnąć 1 000 kilometrów zasięgu, konieczne będzie 0,55 kWh/kg.
Ładowanie z mocą 1,4 C, wymiana baterii co 6-12 miesięcy
Bateria będzie musiała przyjąć i oddać moc wynoszącą 1,4 C (1,4 x pojemność), więc czas ładowania wyniesie 45 do maksymalnie 55 minut. Elysian zakłada też, że akumulator nie rozładuje się poniżej 10 procent oraz że baterie będą podlegały wymianie przy degradacji na poziomie 10 procent (=90 procent pojemności fabrycznej). To około 1 500 cykli lotów, 6-12 miesięcy pracy.
W trakcie rozmów z firmami potencjalnie zainteresowanymi samolotami elektrycznymi wyszło na jaw, że mniej martwią się one gęstościami energii, bardziej – koniecznością ładowania z mocą 1,4 C.
Sam E9X będzie duży i ciężki, ale zużyje mniej niż 0,2 kWh na pasażera na kilometr, co po uwzględnieniu wszystkich strat przekłada się na 0,3 kWh pobrane z sieci. Dla porównania: przy paliwie syntetycznym (eSAF) do doprowadzenia identycznej ilości energii do silników konieczne jest zużycie aż 1,2-1,6 kWh energii (patrz: energochłonność procesu produkcji paliw syntetycznych).
Naukowcy siłują się obecnie z zagadnieniami m.in. integracji baterii ze skrzydłami, poziomem ich obciążenia, dopasowaniem systemu chłodzenia czy projektem śmigieł o niskim poziomie hałasu. Finalna wersja konceptu w wersji cyfrowej ma być gotowa w drugiej połowie 2024 roku. Żeby loty elektrycznym samolotem były opłacalne, opłaty lotniskowe powinny być związane z liczbą pasażerów, a paliwo musi zdrożeć dwukrotnie, do 1 800 dolarów (równowartość 7300 zł) za tonę.
Samolot ma być gotowy w 2033 roku.
Nie przegap nowych treści, KLIKNIJ i OBSERWUJ Elektrowoz.pl w Google News. Mogą Cię też zainteresować poniższe reklamy: