صنعت حمل و نقل هوایی متحول می‌شود/ ساخت هواپیمای کاملا الکتریکی ممکن می‌شود؟

به گزارش خبرنگار حوزه علم، فناوری و دانش‌بنیان گروه دانشگاه خبرگزاری آنا، رشد و توسعه فناوری و لزوم توجه دوچندان به کاهش میزان آلوده‌کننده‌های محیط‌زیست سبب شده است صنایع مرتبط با حمل نقل زمینی، آبی و هوایی با شتاب قابل‌توجهی دچار تحول شود. به‌طوری‌که امروزه در کشورهای مختلف جهان شرکت‌های خودروسازی و صنایع طراحی و ساخت هواپیما روش‌های تولید خود را تغییر داده و به‌جای تجهیز محصولات خود به موتورهای بنزینی یا گازوییلی از پیشرانه‌های الکتریکی استفاده می‌کنند.

با توجه به پیچیدگی و حساسیت صنعت هواپیمایی در جهان تاکنون شرکت‌های محدودی با سرمایه‌گذاری گسترده به سمت تولید و ساخت هواپیماهای الکتریکی گام برداشته‌اند. سرمایه‌گذاری گسترده درزمینهٔ تولید هواپیماهای الکتریکی تنها معیار لازم برای تولید این نوع از هواپیماهای نیست و مهم‌ترین موضوع برای شرکت‌های فعال در این حوزه دانش ساخت و تولید هواپیماهایی ایمن و قابل‌استفاده در خطوط هوایی سراسر جهان است.

در حال حاضر عموماً هواپیماهای الکتریکی که در شرکت‌های مختلف ساخته شده است اندازه‌ای کوچک دارند و در مقایسه با هواپیماهای مسافربری بزرگ از ظرفیت مسافر پذیری کمتری برخوردار هستند. در ادامه این گزارش چالش‌های موجود درزمینهٔ ساخت هواپیماهای الکتریکی و هم‌چنین تأثیر این نوع از هواپیماها بر صنعت حمل‌ونقل هوایی و محیط‌زیست را موردبررسی قرار می‌دهیم:

تأمین انرژی برای پروازهای طولانی‌مدت

هم‌اکنون هواپیماهای شرکت‌هایی چون بوئینگ، ایرباس و بسیار دیگر از غول‌های حمل‌ونقل هوایی قادر به طی مسافت‌های بسیار طولانی و پرواز بدون توقف برای چندین ساعت هستند. به‌عنوان‌مثال مسافران از مبدائی مشخص در قاره آسیا سوار هواپیما شده و بدون هرگونه توقف در مسیر به‌صورت مستقیم به مقصدی در قاره آمریکا می‌رسند.

همین موضوع چالشی بزرگ را پیش روی سازندگان هواپیماهای الکتریکی قرار داده است. هواپیماهای مسافربری غول‌پیکر به علت وزن زیاد و سرعت‌بالا، مصرف انرژی بسیار زیادی دارند و از همین رو از سوخت‌های فسیلی مخصوص برای تأمین انرژی موردنیاز آن‌ها استفاده می‌شود. بررسی‌ها نشان می‌دهد میزان انرژی که سوخت فسیلی برای به پرواز هواپیما تأمین می‌کند حدوداً 30 برابر بیشتر از میزان انرژی است که باتری‌های لیتیوم-یون قادر به تأمین آن هستند.

بزرگ‌ترین هواپیمای مسافربری جهان یعنی ایرباس A380 با ظرفیت 600 مسافر تنها با یک‌بار سوخت‌گیری کامل، مسافتی به‌اندازه 15000 کیلومتر را طی می‌کند درصورتی‌که اگر در همین در هواپیما بخواهیم به‌جای سوخت فسیلی از باتری‌های الکتریکی برای تأمین انرژی استفاده کنیم مسافتی به‌اندازه 1000 کیلومتر را طی می‌کند. در شرایطی که به‌جای همه مسافران نیز باتری‌های الکتریکی قرار داده شود بازهم ایرباس A380 تنها 2000 کیلومتر را طی می‌کند که از حالت عادی آن بسیار کمتر است.

وزن هواپیما

مهندسان و طراحان هواپیما برای تولید هر نوعی از وسیله نقلیه ملزم به رعایت شرایط و ضوابط خاصی هستند. از مهم‌ترین ضوابط در حین طراحی هواپیما کنترل وزن و تلاش برای بیش از استاندارد سنگین نشدن هواپیما است. ازآنجایی‌که منبع تأمین انرژی هواپیماهای الکتریکی باتری‌های بزرگ و پرقدرت است باید وزن این منابع تأمین انرژی را نیز به وزن کلی هواپیما اضافه کرد.

اضافه شدن وزن باتری‌ها به وزن کلی هواپیماها شاید در انواع کوچک آن‌ها مشکلی بزرگ محسوب نشود ولی در هواپیماهای مسافربری غول‌پیکر این موضوع بسیار خطرناک بوده و می‌تواند هواپیما را با نقص فنی و حتی سقوط مواجه سازد. لذا اهمیت حفظ وزن استاندارد برای همه هواپیماها تا حدی است که حتی 1 کیلوگرم وزن اضافی می‌تواند جان تعداد زیادی از مسافران را به خطر بیندازد.

در هواپیماهای کوچک که دارای 5 تا 10 صندلی هستند وزن سوخت موجود در مخزن تنها 10 الی 20 درصد از وزن کلی هواپیما را تشکیل می‌دهد ولی در هواپیماهای بزرگ اگر سوخت فسیلی را حذف و به‌جای آن از باتری‌های الکتریکی استفاده کنیم وزن این منابع تأمین انرژی به همراه وزن مسافران، وزن کلی هواپیما را تا 500 کیلوگرم افزایش می‌دهد.

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، باتری‌های الکتریکی به‌طور کامل جایگزین سوخت موردنیاز برای موتورهای جت نشده بلکه با انجام فرایندهایی پیچیده نوعی موتور یکپارچه الکتریکی برای آن طراحی‌شده 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 جهان می‌شود. آنچه این هواپیما متمایز ساخته کسب عنوان اولین مدل تجاری هواپیمای الکتریکی در جهان است.

هم‌اکنون این هواپیما در مرحله آزمایش‌های فنی و ایمنی قرار دارد و تاکنون چند پرواز موفق در مسافت‌های کوتاه را نیز انجام داده است. کارشناسان صنعت هواپیماسازی معتقدند: آلیس دیدگاه صنعت ساخت هواپیماها را متحول کرده است و قطعاً در آینده شاهد تولید و طراحی هواپیماهای الکتریکی با توانایی‌های بسیار بیشتر خواهیم بود.

ایرباس مدعی شده است تا سال 2030 هواپیمایی هیبریدی با ظرفیت 100 مسافر را تولید و در شرکت‌های هواپیمایی خود به‌کارگیری می‌کند. هواپیماهای هیبریدی علاوه بر تولید آلایندگی بسیار ناچیز در مقایسه با هواپیماهای امروزی تا 20 درصد انرژی کمتری نیز برای پرواز نیاز دارند.

آنچه دانشمندان حوزه حمل‌ونقل هوایی به‌شدت در حال تحقیق و آزمایش در مورد آن هستند تولید موتورهای هیبریدی برای هواپیماها است. درواقع به نظر می‌رسد چالش‌های پیش روی استفاده از باتری به‌عنوان منبع تأمین انرژی هواپیما، مهندسان را متقاعد ساخته است که به‌جای موتورهای کاملاً الکتریکی از موتورهای هیبریدی (موتورهای ترکیبی) استفاده کنند. مزیت بزرگ 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 موردنیاز خود را بازیابی و ذخیره می‌کند.

در حال حاضر شرکت‌های ایرباس، رولز رویس و زیمنس سرمایه‌گذاری گسترده‌ای برای ساخت هواپیماهای دارای موتورهای هیبریدی انجام داده‌اند و به نظر می‌رسد تا کمتر از 30 سال آینده شاهد پرواز تعداد زیادی از این هواپیماها در سراسر جهان باشیم.

ایرباس مدعی شده است تا سال 2030 هواپیمایی هیبریدی با ظرفیت 100 مسافر را تولید و در شرکت‌های هواپیمایی خود به‌کارگیری می‌کند. هواپیماهای هیبریدی علاوه بر تولید آلایندگی بسیار ناچیز در مقایسه با هواپیماهای امروزی تا 20 درصد انرژی کمتری نیز برای پرواز نیاز دارند. درواقع می‌توان گفت به‌کارگیری هواپیماهای هیبریدی یعنی خداحافظی با تولید کربن دی‌اکسید ناشی از انفجار سوخت فسیلی در موتور هواپیما.

پیشرانه‌های برقی کوچک در هواپیماهای هیبریدی فضای بیشتری ازلحاظ طراحی را به مهندسان داده و آن‌ها می‌توانند هواپیماهایی باحالت آئرودینامیکی بیشتر را طراحی کنند. البته تغییر حالت طراحی کنونی هواپیماها به‌خصوص در مورد بال‌ها چالش بسیار بزرگی است که هنوز بسیار از شرکت‌های هواپیمایی ریسک ورود به آن را نپذیرفته‌اند.

شرکت‌های هواپیمایی متفاوت در کشورهای مختلف با توجه به سیاست‌های کاری خود درزمینهٔ ساخت هواپیماهای الکتریکی در حال سرمایه‌گذاری و یا عقد قراردادهای تجاری برای توسعه صنایع خود هستند. طبق اسناد منتشرشده تعدادی از شرکت‌های آمریکایی برای دستیابی به صنعت هواپیماهای الکتریکی درمجموع مبلغی برابر با 1.3 تریلیون دلار را سرمایه‌گذاری کرده‌اند.

شرکت‌های اروپایی و آسیایی که کمتر در حوزه هواپیماهای الکتریکی ورود کرده‌اند در حال حاضر تلاش می‌کنند تا میزان آلایندگی هواپیماهای خود را تا حد قابل‌توجهی کاهش دهند. به‌عنوان‌مثال ایرفرانس متعلق به کشور فرانسه در هواپیماهای جدید خود میزان تولید گاز آلاینده کربن دی‌اکسید را تا 25 درصد کاهش داده است.

ایرفرانس اعلام کرده است هواپیماهای جدید این شرکت تا سال 2025 به مشتریان در سراسر جهان عرضه می‌شوند. عمده آلایندگی در صنعت هواپیمایی از صنایع مرتبط با ساخت هواپیما تولید می‌شود و تنها 2 الی 3 درصد از کل کربن دی‌اکسید موجود در هوای کره زمین مربوط به گازهای خروجی از هواپیماهای در حال پرواز است لذا در کنار تلاش برای ساخت هواپیماهای الکتریکی، تغییر ساختار تولید هواپیماهای کنونی نیز الزام‌آور است.

انتظار میرد تا دو دهه آینده میزان سفرهای هوایی در سراسر جهان 2 برابر شود پس اگر از همین‌الان برای تغییر در مراحل ساخت هواپیما اقدام کنیم مطمئناً می‌توانیم سهم این صنعت مهم و پردرآمد در میزان تولید آلودگی‌های زیست‌محیطی را به‌شدت کاهش دهیم.

انتهای پیام/4144/