صنعت حمل و نقل هوایی متحول می گردد، ساخت هواپیمای کاملا الکتریکی ممکن می گردد؟

به گزارش گفتگوی عادلانه، طراحی و فراوری هواپیماهای الکتریکی صنعت حمل و نقل هوایی را با تحولی عظیم روبرو ساخته و آینده جدید را پیش روی شرک های هواپیمایی قرار داده است.

صنعت حمل و نقل هوایی متحول می گردد، ساخت هواپیمای کاملا الکتریکی ممکن می گردد؟

به گزارش خبرنگار حوزه علم، فناوری و دانش بنیان گروه دانشگاه خبرگزاری گفتگوی عادلانه، رشد و توسعه فناوری و لزوم توجه دوچندان به کاهش میزان آلوده نماینده های محیط زیست سبب شده است صنایع مرتبط با حمل نقل زمینی، آبی و هوایی با شتاب قابل توجهی دچار تحول گردد. به طوری که امروزه در کشورهای مختلف دنیا شرکت های خودروسازی و صنایع طراحی و ساخت هواپیما روش های فراوری خود را تغییر داده و به جای تجهیز محصولات خود به موتورهای بنزینی یا گازوییلی از پیشرانه های الکتریکی استفاده می نمایند.

با توجه به پیچیدگی و حساسیت صنعت هواپیمایی در دنیا تا به امروز شرکت های محدودی با سرمایه گذاری گسترده به سمت فراوری و ساخت هواپیماهای الکتریکی گام برداشته اند. سرمایه گذاری گسترده درزمینهٔ فراوری هواپیماهای الکتریکی تنها معیار لازم برای فراوری این نوع از هواپیماهای نیست و مهم ترین موضوع برای شرکت های فعال در این حوزه دانش ساخت و فراوری هواپیماهایی ایمن و قابل استفاده در خطوط هوایی سراسر دنیا است.

در حال حاضر عموماً هواپیماهای الکتریکی که در شرکت های مختلف ساخته شده است اندازه ای کوچک دارند و در مقایسه با هواپیماهای مسافربری عظیم از ظرفیت مسافر پذیری کمتری برخوردار هستند. در ادامه این گزارش چالش های موجود درزمینهٔ ساخت هواپیماهای الکتریکی و هم چنین تأثیر این نوع از هواپیماها بر صنعت حمل ونقل هوایی و محیط زیست را موردآنالیز قرار می دهیم:

تأمین انرژی برای پروازهای طولانی مدت

هم اکنون هواپیماهای شرکت هایی چون بوئینگ، ایرباس و بسیار دیگر از غول های حمل ونقل هوایی قادر به طی مسافت های بسیار طولانی و پرواز بدون توقف برای چندین ساعت هستند. به عنوان مثال مسافران از مبدائی معین در قاره آسیا سوار هواپیما شده و بدون هرگونه توقف در جهت به صورت مستقیم به مقصدی در قاره آمریکا می رسند.

همین موضوع چالشی عظیم را پیش روی سازندگان هواپیماهای الکتریکی قرار داده است. هواپیماهای مسافربری غول پیکر به علت وزن زیاد و سرعت بالا، مصرف انرژی بسیار زیادی دارند و از همین رو از سوخت های فسیلی مخصوص برای تأمین انرژی مورداحتیاج آن ها استفاده می گردد. آنالیز ها نشان می دهد میزان انرژی که سوخت فسیلی برای به پرواز هواپیما تأمین می نماید حدوداً 30 برابر بیشتر از میزان انرژی است که باتری های لیتیوم-یون قادر به تأمین آن هستند.

عظیم ترین هواپیمای مسافربری دنیا یعنی ایرباس A380 با ظرفیت 600 مسافر تنها با یک بار سوخت گیری کامل، مسافتی به اندازه 15000 کیلومتر را طی می نماید درصورتی که اگر در همین در هواپیما بخواهیم به جای سوخت فسیلی از باتری های الکتریکی برای تأمین انرژی استفاده کنیم مسافتی به اندازه 1000 کیلومتر را طی می نماید. در شرایطی که به جای همه مسافران نیز باتری های الکتریکی قرار داده گردد بازهم ایرباس A380 تنها 2000 کیلومتر را طی می نماید که از حالت عادی آن بسیار کمتر است.

وزن هواپیما

مهندسان و طراحان هواپیما برای فراوری هر نوعی از وسیله نقلیه ملزم به رعایت شرایط و ضوابط خاصی هستند. از مهم ترین ضوابط در حین طراحی هواپیما کنترل وزن و کوشش برای بیش از استاندارد سنگین نشدن هواپیما است. ازآنجایی که منبع تأمین انرژی هواپیماهای الکتریکی باتری های عظیم و پرقدرت است باید وزن این منابع تأمین انرژی را نیز به وزن کلی هواپیما اضافه نمود.

اضافه شدن وزن باتری ها به وزن کلی هواپیماها شاید در انواع کوچک آن ها مسئله ای عظیم محسوب نگردد ولی در هواپیماهای مسافربری غول پیکر این موضوع بسیار خطرناک بوده و می تواند هواپیما را با نقص فنی و حتی سقوط روبرو سازد. لذا اهمیت حفظ وزن استاندارد برای همه هواپیماها تا حدی است که حتی 1 کیلوگرم وزن اضافی می تواند جان تعداد زیادی از مسافران را به خطر بیندازد.

در هواپیماهای کوچک که دارای 5 تا 10 جایگاه هستند وزن سوخت موجود در مخزن تنها 10 الی 20 درصد از وزن کلی هواپیما را تشکیل می دهد ولی در هواپیماهای عظیم اگر سوخت فسیلی را حذف و به جای آن از باتری های الکتریکی استفاده کنیم وزن این منابع تأمین انرژی به همراه وزن مسافران، وزن کلی هواپیما را تا 500 کیلوگرم افزایش می دهد.

اولین مدل تجاری هواپیماهای الکتریکی

شرکت آویشن در سال 2019 میلادی از اولین مدل هواپیمای الکتریکی خود رونمایی کرد. در این هواپیما که آلیس نام دارد، باتری های الکتریکی به طور کامل جایگزین سوخت مورداحتیاج برای موتورهای جت نشده بلکه با انجام فرایندهایی پیچیده نوعی موتور یکپارچه الکتریکی برای آن طراحی شده است.

هواپیمای آلیس دارای ظرفیت 9 مسافر و توانایی پرواز بدون وقفه تا 1000 کیلومتر است. طبق اعلام شرکت سازنده این هواپیما تا سال 2022 وارد خطوط هوایی دنیا می گردد. آنچه این هواپیما متمایز ساخته کسب عنوان اولین مدل تجاری هواپیمای الکتریکی در دنیا است.

هم اکنون این هواپیما در مرحله آزمایش های فنی و ایمنی قرار گرفته است و تا به امروز چند پرواز پیروز در مسافت های کوتاه را نیز انجام داده است. کارشناسان صنعت هواپیماسازی معتقدند: آلیس دیدگاه صنعت ساخت هواپیماها را متحول نموده است و قطعاً در آینده شاهد فراوری و طراحی هواپیماهای الکتریکی با توانایی های بسیار بیشتر خواهیم بود.

ایرباس مدعی شده است تا سال 2030 هواپیمایی هیبریدی با ظرفیت 100 مسافر را فراوری و در شرکت های هواپیمایی خود به کارگیری می نماید. هواپیماهای هیبریدی علاوه بر فراوری آلایندگی بسیار ناچیز در مقایسه با هواپیماهای امروزی تا 20 درصد انرژی کمتری نیز برای پرواز احتیاج دارند.

آنچه دانشمندان حوزه حمل ونقل هوایی به شدت در حال تحقیق و آزمایش در خصوص آن هستند فراوری موتورهای هیبریدی برای هواپیماها است. درواقع به نظر می رسد چالش های پیش روی استفاده از باتری به عنوان منبع تأمین انرژی هواپیما، مهندسان را متقاعد ساخته است که به جای موتورهای کاملاً الکتریکی از موتورهای هیبریدی (موتورهای ترکیبی) استفاده نمایند. مزیت عظیم موتورهای هیبریدی در مقایسه با موتورهای الکتریکی و موتورهای هماهنگ با سوخت فسیلی، بازیابی انرژی در طول مدت پرواز است؛ یعنی هواپیما در حین پرواز بخشی از انرژی مورداحتیاج خود را بازیابی و ذخیره می نماید.

در حال حاضر شرکت های ایرباس، رولز رویس و زیمنس سرمایه گذاری گسترده ای برای ساخت هواپیماهای دارای موتورهای هیبریدی انجام داده اند و به نظر می رسد تا کمتر از 30 سال آینده شاهد پرواز تعداد زیادی از این هواپیماها در سراسر دنیا باشیم.

ایرباس مدعی شده است تا سال 2030 هواپیمایی هیبریدی با ظرفیت 100 مسافر را فراوری و در شرکت های هواپیمایی خود به کارگیری می نماید. هواپیماهای هیبریدی علاوه بر فراوری آلایندگی بسیار ناچیز در مقایسه با هواپیماهای امروزی تا 20 درصد انرژی کمتری نیز برای پرواز احتیاج دارند. درواقع می توان گفت به کارگیری هواپیماهای هیبریدی یعنی خداحافظی با فراوری کربن دی اکسید ناشی از انفجار سوخت فسیلی در موتور هواپیما.

پیشرانه های برقی کوچک در هواپیماهای هیبریدی فضای بیشتری ازلحاظ طراحی را به مهندسان داده و آن ها می توانند هواپیماهایی باحالت آئرودینامیکی بیشتر را طراحی نمایند. البته تغییر حالت طراحی کنونی هواپیماها به خصوص در خصوص بال ها چالش بسیار عظیمی است که هنوز بسیار از شرکت های هواپیمایی ریسک ورود به آن را نپذیرفته اند.

شرکت های هواپیمایی متفاوت در کشورهای مختلف با توجه به سیاست های کاری خود درزمینهٔ ساخت هواپیماهای الکتریکی در حال سرمایه گذاری و یا عقد قراردادهای تجاری برای توسعه صنایع خود هستند. طبق اسناد منتشرشده تعدادی از شرکت های آمریکایی برای دستیابی به صنعت هواپیماهای الکتریکی درمجموع مبلغی برابر با 1.3 تریلیون دلار را سرمایه گذاری نموده اند.

شرکت های اروپایی و آسیایی که کمتر در حوزه هواپیماهای الکتریکی ورود نموده اند در حال حاضر کوشش می نمایند تا میزان آلایندگی هواپیماهای خود را تا حد قابل توجهی کاهش دهند. به عنوان مثال ایرفرانس متعلق به کشور فرانسه در هواپیماهای جدید خود میزان فراوری گاز آلاینده کربن دی اکسید را تا 25 درصد کاهش داده است.

ایرفرانس اعلام نموده است هواپیماهای جدید این شرکت تا سال 2025 به مشتریان در سراسر دنیا عرضه می شوند. عمده آلایندگی در صنعت هواپیمایی از صنایع مرتبط با ساخت هواپیما فراوری می گردد و تنها 2 الی 3 درصد از کل کربن دی اکسید موجود در هوای کره زمین مربوط به گازهای خروجی از هواپیماهای در حال پرواز است لذا در کنار کوشش برای ساخت هواپیماهای الکتریکی، تغییر ساختار فراوری هواپیماهای کنونی نیز الزام آور است.

انتظار میرد تا دو دهه آینده میزان سفرهای هوایی در سراسر دنیا 2 برابر گردد پس اگر از همین الان برای تغییر در مراحل ساخت هواپیما اقدام کنیم مطمئناً می توانیم سهم این صنعت مهم و پردرآمد در میزان فراوری آلودگی های زیست محیطی را به شدت کاهش دهیم.

انتهای پیغام/4144/

منبع: خبرگزاری دانشگاه آزاد آنا

به "صنعت حمل و نقل هوایی متحول می گردد، ساخت هواپیمای کاملا الکتریکی ممکن می گردد؟" امتیاز دهید

امتیاز دهید:

دیدگاه های مرتبط با "صنعت حمل و نقل هوایی متحول می گردد، ساخت هواپیمای کاملا الکتریکی ممکن می گردد؟"

* نظرتان را در مورد این مقاله با ما درمیان بگذارید