Samoloty elektryczne już wkrótce?

Solar Impulse 2 zaprezentował 9 kwietnia 2014 r., podobnie jak Onera 7 kwietnia, plany stworzenia w 100% elektrycznego samolotu, co nie będzie możliwe przez kilka dekad… Samolot, który zostanie zaprezentowany po raz pierwszy jutro w szwajcarskiej bazie lotniczej, ma niewiele wspólnego z tymi, które znamy. Podczas gdy rozpiętość skrzydeł Solar Impulse 2 jest zbliżona do Airbusa A380 (72 metry), jego waga (2,4 tony) jest niewiele większa niż 4×4. Przede wszystkim będzie on przewoził tylko jedną osobę na raz, co stanowi naprawdę niezwykłe wyzwanie: pierwszy lot dookoła świata – z międzylądowaniami – całkowicie elektrycznym samolotem, zasilanym energią słoneczną. W 2010 roku pierwszy prototyp Solar Impulse latał już przez 26 godzin. Nowa wersja zaprojektowana przez Bertranda Piccarda i André Borschberga, promotorów tego szalonego projektu, będzie w stanie utrzymać się w powietrzu przez pięć do sześciu dni, w zależności od warunków pogodowych. Większy, Solar Impulse 2 jest również silniejszy – jego poprzednik nie był w stanie latać przez chmury, ponieważ jego obwody elektryczne nie były wystarczająco wodoszczelne, aby ograniczyć jego wagę – i bardziej komfortowy, nawet jeśli poprawa jest względna: kabina nie jest pod ciśnieniem, a na pokład może wejść tylko jeden pilot na raz. Dzięki kilku partnerom przemysłowym (Solvay, Altran, SunPower, Bayer itp.) i naukowcom (EPFL), samolot korzysta z najnowszych innowacji w zakresie materiałów, baterii i wydajności ogniw słonecznych. Jednak jego ultralekka struktura z włókna węglowego bardziej przypomina braci Wright lub Santos-Dumont niż nowoczesne samoloty. Solar Impulse jest symbolem wszystkiego, co można zrobić z nowoczesną technologią, przesuwając ją do granic możliwości” – mówi Bertand Piccard. To także sposób na pokazanie, że możemy rozwiązać nasze wyzwania energetyczne, przynajmniej częściowo, poprzez postęp technologiczny”. Obecnie producenci stawiają przede wszystkim na „bardziej” elektryczne samoloty, zdolne na przykład do kołowania po ziemi bez użycia silników. Ale co z prawdziwym samolotem z napędem elektrycznym? Czy jest to fantazja inżyniera, technologiczny demonstrator czy realna koncepcja przyszłości? Wczoraj wieczorem zespół naukowców z Centrum Aeronautyki i Badań Kosmicznych, z pomocą CEA Tech, przedstawił swoją odpowiedź setce wybranych przemysłowców w Aéro-Club de France. Doszliśmy do wniosku, że samoloty z napędem elektrycznym są technicznie wykonalne i teoretycznie możliwe do wykorzystania w transporcie komercyjnym w ciągu najbliższych dwóch do czterech dekad, w zależności od przewidywanych misji”, podsumowuje Antoine Guigon, dyrektor Departamentu Prognoz Lotniczych i Kosmicznych firmy Onera. „To ważny cel, ponieważ chociaż wpływ aeronautyki na środowisko jest dość niewielki w porównaniu z samochodem, ma ona znaczący wpływ na ludzi, zwłaszcza ze względu na hałas”, przyznaje Pierre Duval, organizator wieczoru z ramienia Aéro-club de France i przewodniczący Komisji Ochrony Środowiska Międzynarodowej Federacji Aeronautyki. Jeśli termin wydaje się tak odległy, to dlatego, że problem jest złożony. Aeronautyka pozostaje zależna od parafiny, ponieważ olej jest skoncentrowaną formą energii, elastyczną i łatwą w użyciu. „Przy naszym obecnym stanie wiedzy, napęd elektryczny nie będzie w stanie osiągnąć tak wysokiej wydajności jak obecny napęd przez kilka dekad. Musimy opracować przełomowe koncepcje i technologie”, wyjaśnia Antoine Guigon. Nie ma sensu próbować „zelektryfikować” istniejącego samolotu: trzeba zacząć od zera. HELICES ON THE WING To właśnie zrobili naukowcy z Onera, zachowując ostrożność. Choć marzą oni o samolocie zdolnym do przewiezienia 100 pasażerów na odległość tysięcy kilometrów, podeszli do kwestii osobistego odrzutowca biznesowego, zdolnego do przewiezienia czterech osób na odległość 600 kilometrów w czasie krótszym niż dwie godziny, z większym umiarem. Jego ogólny wygląd wydaje się znajomy, ale w rzeczywistości wszystko się zmienia: kształt, napęd, energia, aerodynamika… Energia elektryczna jest przełomem. Po pierwsze, w przeciwieństwie do dzisiejszych silników, których wydajność rośnie wraz z rozmiarem, ich elektryczni kuzyni mogą być mali, ale wydajni. Zniknęły ogromne, nieporęczne silniki, które pogarszają aerodynamikę. Małe, opływowe śmigła są ustawione z tyłu skrzydła. Podobnie jak wentylator, każde śmigło pochłania powietrze i wyrzuca je do tyłu, wytwarzając ciąg. Pozostaje tylko zasilanie. Niemożliwe jest czerpanie inspiracji z Solar Impulse i jego paneli fotowoltaicznych, których wydajność jest wciąż zbyt niska dla samolotu przewożącego kilku pasażerów. W projekcie Onera energia elektryczna byłaby dostarczana przez baterie, ale przede wszystkim produkowana na pokładzie przez ogniwo paliwowe. Problem polega na tym, że konieczne będzie przechowywanie kilku kilogramów wodoru pod wysokim ciśnieniem lub w postaci ciekłej, co wymaga bardzo niskiej temperatury. Antoine Guigon uważa więc, że możliwy jest pośredni etap napędu hybrydowego, z energią elektryczną wytwarzaną z energii silników spalinowych: „Na przykład turbomaszyna napędzałaby silnik elektryczny”. Naukowcy zidentyfikowali inne przeszkody, które należy pokonać, w szczególności odporność elektroniki pokładowej na pola elektromagnetyczne wytwarzane przez sam samolot. Samolot będzie również potrzebował najnowocześniejszych systemów nawigacji. „Osobisty samolot zakłada, że może być wystarczająco zautomatyzowany, aby być w zasięgu każdego pilota, a zatem może być łatwo zintegrowany z ruchem lotniczym za pomocą pomocy nawigacyjnej”, wyjaśnia Claude Le Tallec, szef projektu lotnictwa ogólnego, UAV i zautomatyzowanych systemów w Onera. Wszystkie te ograniczenia wymagają multidyscyplinarnego podejścia. „Są to podejścia, które już mają zastosowanie do projektowania każdego samolotu, ale które będą jeszcze bardziej potrzebne ze względu na nagromadzenie koncepcji i przełomowych technologii” – mówi Antoine Guigon, który podkreśla wysiłki, które należy podjąć już teraz, aby wyobrazić sobie rozwiązania przyszłości. „Przemysł jutra będzie nagi, jeśli nie zacznie już teraz myśleć o samolotach przyszłości. Musimy myśleć o przełomowych rozwiązaniach, w przeciwnym razie inne kraje lub kontynenty zrobią to za nas” Źródło: Benoit Georges, dziennikarz Les Echos