Přicházejí elektrická letadla, která se mohou zdát futuristická, ale není to až tak nemožné, alespoň na krátké lety s funkcí baterie.
Dvousedadlové Velis Electros už po Evropě tiše bzučí, v Britské Kolumbii se testují elektrické hydroplány a přibývají větší letadla. Air Canada 15. září 2022 oznámila, že koupí 30 elektrických hybridních regionálních letadel od švédské společnosti Heart Aerospace, která očekává, že její 30 místné letadlo bude v provozu do roku 2028.
Analytici z americké National Renewable Energy Lab poznamenávají, že první hybridní elektrické 50 až 70 místné letadlo by mohlo být připraveno nedlouho poté. Ve třicátých letech 20. století by se podle nich mohlo elektrické letectví skutečně rozjet.
To se zdá důležité pro řízení změny klimatu. Asi 3 % celosvětových emisí dnes pochází z letectví, a s tím, jak se s rozšiřováním populace očekává více cestujících a letů, by letectví mohlo do roku 2050 produkovat třikrát až pětkrát více emisí oxidu uhličitého než před pandemií COVID-19.
Letecký inženýr a odborný asistent Gökçin Çınar vyvíjí na Michiganské univerzitě koncepty udržitelného letectví, včetně hybridních elektrických letadel a alternativ vodíkového paliva. Je třeba si položit otázky klíčových způsobů, jak dnes snížit emise z letectví a kam směřují technologie jako elektrifikace a vodík.
Proč je letectví tak těžké elektrifikovat?
Letadla jsou jedny z nejsložitějších strojů, ale největším problémem pro jejich elektrifikaci je hmotnost baterie.
Pokud se pokusíme plně elektrifikovat 737 s dnešními bateriemi, museli bychom odstranit všechny cestující a náklad a zaplnit tento prostor bateriemi, abychom mohli létat pod hodinu.
Letecké palivo pojme asi 50 krát více energie ve srovnání s bateriemi na jednotku hmotnosti. Takže může být 1 libra (28,20 Kč) leteckého paliva nebo 50 liber baterií (1 409,89 Kč). Aby se tato mezera odstranila, musí se stát lithium-iontové baterie buď lehčí, nebo se musí vyvinout nové baterie, které udrží více energie. Nové baterie se vyvíjejí, ale ještě nejsou připraveny pro letadla.
I když se nemusí plně elektrifikovat 737, mohou se získat určité výhody ve spalování paliva z baterií ve větších tryskách pomocí hybridních pohonných systémů. Snaha je, aby se to stalo v krátkodobém horizontu, s cílem 2030–2035 pro menší regionální letadla. Čím méně paliva se během letu spálí, tím méně vznikne emisí skleníkových plynů.
Jak funguje hybridní letectví při snižování emisí?
Hybridní elektrická letadla jsou podobná hybridním elektromobilům v tom, že využívají kombinaci baterií a leteckých paliv. Problém je v tom, že žádné jiné odvětví nemá hmotnostní omezení jako letecký průmysl.
Použití baterií jako pomocné energie při vzletu a stoupání jsou velmi slibné možnosti. Pojíždění na přistávací dráhu pouze pomocí elektrické energie by také mohlo ušetřit značné množství paliva a snížit emise na letištích. Existuje sladká tečka mezi přidanou hmotností baterie a množstvím elektřiny, které se může použít k získání čistého paliva. Tento problém optimalizace je středem výzkumu.
Hybridy by stále spalovaly palivo během letu. Ale mohlo by to být podstatně méně než jen spoléhat se výhradně na tryskové palivo.
Hybridizace se vidí jako střednědobá možnost pro větší trysky, ale krátkodobé řešení pro regionální letadla.
Pro roky 2030 až 2035 se zaměřují na hybridní turbovrtulová letadla, typicky regionální letadla s 50-80 cestujícími nebo používaná pro nákladní dopravu. Tyto hybridy by mohly snížit spotřebu paliva asi o 10 %.
S elektrickými hybridy by aerolinky mohly také více využívat regionální letiště. Čímž by se snížilo přetížení a čas, který větší letadla tráví na volnoběhu na dráze.
Co se očekává v blízké budoucnosti od udržitelného letectví?
V krátkodobém horizontu se uvidí více používání udržitelných leteckých paliv neboli SAF. Dnešním motorům se může nalít udržitelné letecké palivo do stejné palivové nádrže a spálit je. Paliva vyrobená z kukuřice, olejnatých semen, řas a dalších tuků se již používají.
Udržitelná letecká paliva mohou snížit čisté emise oxidu uhličitého z letadla přibližně o 80 %. Ale nabídka je omezená a použití většího množství biomasy jako paliva by mohlo konkurovat produkci potravin a vést k odlesňování.
Druhou možností je použití syntetických udržitelných leteckých paliv. Což zahrnuje zachycování uhlíku ze vzduchu nebo jiných průmyslových procesů a jeho syntézu s vodíkem. Ale to je složitý a nákladný proces a zatím nemá velké výrobní měřítko.
Letecké společnosti mohou také krátkodobě optimalizovat své operace, jako je plánování tras, aby se zabránilo létání téměř prázdných letadel. To může také snížit emise.
Je vodík alternativou pro elektrická letadla?
Vodíkové palivo existuje již velmi dlouho, a když je to zelený vodík – vyráběný vodou a elektrolýzou poháněnou obnovitelnou energií – neprodukuje oxid uhličitý. Dokáže také pojmout více energie na jednotku hmotnosti než baterie.
Existují dva způsoby, jak využít vodík v letadle: buď místo běžného leteckého paliva v motoru, nebo v kombinaci s kyslíkem pro pohon vodíkových palivových článků. Ty pak vyrábějí elektřinu pro pohon letadla.
Problém je v objemu – plynný vodík zabírá hodně místa. To je důvod, proč inženýři hledají metody, jako je udržování velmi chladného, aby mohl být skladován jako kapalina, dokud není spálen jako plyn. Stále zabírá více místa než letecké palivo. A skladovací nádrže jsou těžké, takže jak jej uskladnit, manipulovat nebo distribuovat v letadlech, se stále řeší.
Airbus provádí mnoho výzkumů v oblasti spalování vodíku pomocí upravených motorů s plynovou turbínou s platformou A380 a jeho cílem je mít do roku 2025 vyspělou technologii. Australská letecká společnost Rex očekává, že v příštích několika letech zahájí testování 34 místného vodíkového elektrického letadla pro krátké lety.
Vzhledem k rozmanitosti možností se vidí vodík jako jeden z klíčových technologií pro udržitelné letectví.
Mohou tyto technologie splnit cíle letadla v oblasti snižování emisí, i co se týče baterií?
Problémem s emisemi z letectví není jejich současná úroveň – je to strach, že jejich emise rychle porostou s rostoucí poptávkou. Do roku 2050 se může zaznamenat třikrát až pětkrát více emisí oxidu uhličitého z letectví než před pandemií.
Mezinárodní organizace pro civilní letectví (International Civil Aviation Organization), agentura Organizace spojených národů, obecně definuje cíle tohoto odvětví. A také sleduje, co je možné a jak může letectví posunout hranice.
Jejím dlouhodobým cílem je do roku 2050 snížit čisté emise oxidu uhličitého o 50 % ve srovnání s úrovněmi v roce 2005. Dostat se tam má ale vyžadovat kombinaci různých technologií a optimalizace.
Zdroj: thedriven, Vapol
