Sähkökäyttöiset lentokoneet ja yksityiset suihkukoneet

Mitkä ovat tämän päivän ja huomisen sähkölentokoneet? Mitä ratkaisuja on olemassa ympäristön suojelemiseksi?

Ekologisen kriisin aikana liikenneala kehittyy jatkuvasti löytääkseen vähemmän saastuttavia ratkaisuja. Sähköautojen ja -veneiden jälkeen on nyt lentokoneiden ja yksityiskoneiden vuoro käyttää ympäristöystävällisempää energiaa. Vuonna 2016 Solar Impulse 2 suoritti kahden vuoden jälkeen maailmanympärilennon aurinkoenergialla. Nykyään sähkövoima on keskustelun keskiössä.

Sähkö tuli ilmailun käyttöön ensimmäisen kerran vuonna 1881, kun Tissandierin veljekset esittelivät ilmalaivamallin, jossa oli sähköllä toimiva potkuri. Sähkölentokoneita kehitettiin ensimmäisen maailmansodan lopussa, mutta ne eivät menestyneet kovin hyvin, sillä ne eivät olleet riittävän tehokkaita.

Sata vuotta myöhemmin ilmailun jättiläiset ja visionäärit, kuten Elon Musk, rakentavat tulevaisuuden lentokoneita. Suurin osa näistä lentokoneista on sähköisiä, mutta niissä käytetään myös uutta teknologiaa ja ne kannustavat meitä ajattelemaan ilmailua eri tavalla.

Nykypäivän sähkökäyttöiset lentokoneet

Koska sähkömoottori on pienempi kuin kerosiinimoottori, syntymässä olevat lentokoneet ovat toisinaan vallankumouksellisen muotoisia.

• Slovenialaisen Pipistrel-valmistajanAlpha Electrossa on sähkömoottori, joka onatre kertaa kevyempi kuin perinteinen moottori ja kaksi kertaa hiljaisempi. Se on maailman ainoa tällä hetkellä sarjatuotannossa oleva sähkölentokone, ja se on ollut markkinoilla vuodesta 2017 lähtien. Sen litium-polymeeriakut voidaan ladata 45 minuutissa, jolloin sen toimintasäde on 50 minuuttia. Kaksipaikkaista lentokonetta käytetään lentäjäkoulutukseen.

• Bristell Energic -sähkölentokone suoritti onnistuneesti ensilentonsa vuonna 2019. Sen sähköisen työntövoimajärjestelmän on suunnitellut Solar Impulsen spin-off-yritys H55. Sen kantomatka on noin tunnin, joten se sopii erinomaisesti käytettäväksi lentokouluissa lentäjien kouluttamiseen.

• Alice on israelilaisen start-up-yrityksen Eviationin 100-prosenttisesti sähköinen lentokone, joka esiteltiin Pariisin ilmailunäyttelyssä vuonna 2019. Sen luvataan kuljettavan yhdeksän matkustajaa ja kaksi miehistön jäsentä 450 km/h:n nopeudella, ja sen lennot alkavat vuonna 2022. Sen toimintasäde on 1 000 kilometriä, joten sillä voi kulkea esimerkiksi Pariisi-Nizza tai Lontoo-Geneve -matkoja. Siinä on Magnix-sähkömoottori ja akku, jonka osuus sen kokonaispainosta on tällä hetkellä 60 prosenttia. Tammikuussa 2020 lennolla tapahtuneen räjähdyksen jälkeen prototyyppiä viimeistellään parhaillaan.

• City Airbus on neljälläatristuimella varustettu lentotaksi, joka on syntynyt Airbus, RATP:n ja ADP Groupin yhteistyön tuloksena. Kyseessä on täysin sähkökäyttöinen, hiljainen hybridilentokone, joka voi nousta ja laskeutua pystysuoraan. Se on suunniteltu kaupunkiliikenteeseen kaupunkien keskustojen ja lentokenttien välillä, ja se voisi olla valmis vuoden 2024 olympialaisiin mennessä. Lilium kehittää myös huippumodernia taksidronia. Muut yritykset, kuten Uber, työskentelevät eVTOL (electric vertical take-off and landing) -lentokoneiden prototyyppien parissa.

• Airbusjoka aloittiE-fan:n kehittämisen vuonna 2014, vetäytyi hankkeesta vuonna 2017hybridisaatiota hyödyntävänE-fan X:n hyväksi. Tämän tekniikan tavoitteena on yhdistää erittäin tehokas polttomoottori ja sähkömoottori. Yhteistyössä Rolls-Roycen ja Siemensin kanssa Airbus pyrkii lentämään ensimmäisellä hybridilentokoneella vuonna 2021.

• NASA kehittää myös sähkökäyttöisiä lyhyen matkan lentokoneita. Mod IV:n ensimmäinen versio, X-57, esiteltiin vuoden 2020 alussa. Lopullisessa versiossa on neljätoista moottoria, kaksi suurta potkuria sen päissä ja kuusi pientä potkuria, jotka on kiinnitetty sen siipiin ja joita käytetään ainoastaan lentoonlähtöön ja laskeutumiseen. Se pystyy lentämään 276 km/h nopeudella ja nousemaan 4 200 metrin korkeuteen.

Liaoning General Aviationin kiinalainen RX1E, Zunum Aeron hybridilentokone ja Coran eVTOL ovat myös esimerkkejä monista vielä kehitteillä olevista sähkölentokoneista.

Tämän päivän haaste

Sähkömoottoreilla on jo tehty monia alueellisia lentoja. Kyse on kuitenkin yleensä vain pienistä lentokoneista, jotka lentävät lyhyitä matkoja. Haasteena on nyt yhä suurempien ja suurempien lentokoneiden lennättäminen pidemmillä matkoilla.

Lentokoneen moottori vaatii valtavia määriä energiaa, eivätkä sähköakut riitä. Yhdessä kilossa parafiinia on 48 kertaa enemmän energiaa kuin akuissa. Tätä tekijää voidaan pienentää tietyillä edistysaskelilla, mutta akkujen kuljettaminen tekee lentokoneesta myös koko matkan ajan raskaamman, mikä vaatii enemmän käyttövoimaa. Näin ei ole parafiinin kohdalla, joka kuluu lennon aikana.

Sähköinen vallankumous ei koske vain käyttövoimaa, vaan se tarkoittaa myös sitä, että esimerkiksi lentokoneen pyörät voidaan varustaa sähkömoottoreilla. Tämä käytäntö, joka tunnetaan nimellä Electric Taxiing, vähentää parafiinin kulutusta, päästöjä ja lentokoneen rullausvaiheisiin liittyviä kustannuksia.

Tulevaisuuden sähkölentokoneet

Lukuisia prototyyppejä on tekeillä, ja niitä rahoittavat suuret ilmailualan konsernit ja pienemmät start-up-yritykset. Yksi ratkaisu, jolla voidaan kuljettaa enemmän sähköakkuja ja lentää pidempään, on luoda lentokoneita, joissa käytetään kevyempiä materiaaleja. Vuoteen 2050 mennessä lentokoneet ovat hyvin erilaisia kuin ne, joita olemme tottuneet näkemään nykyään.

Tässä muutamia esimerkkejä:

• Easyjet tekee yhteistyötä amerikkalaisen Wright Electricin kanssa 100-prosenttisesti sähkökäyttöisen lentokoneen kehittämiseksi vuoteen 2030 mennessä. Koelentoja tehdään vuonna 2023, ja lennot kestävät alle tunnin ja kattavat esimerkiksi Lontoo-Amsterdam-, Pariisi-Geneve- ja Lyon-Bordeaux-matkat. Wright 1 on suunniteltu 186 matkustajalle.

• Transcend Air Vy 400, lentokoneen ja helikopterin välinen hybridilentokone, joka kykenee 650 km/h matkanopeuteen, tarjoaa ensimmäiset kaupalliset lentonsa Yhdysvalloissa vuodesta 2024 alkaen.

• Elon Muskin mukaanyliäänilentokoneet edustavat ilmailun tulevaisuutta. Boom Supersonic -lentokoneen on määrä nousta taivaalle vuonna 2020 ja NASAn X-59:n vuonna 2021. Sen ympäristövaikutukset ovat kuitenkin sellaiset, että sen yleistyminen on toistaiseksi epätodennäköistä.

Biomimicry

Toinen innovaatioprosessi on biomimiikka , insinööritekniikka, jossa pyritään saamaan inspiraatiota luonnosta nykyisten lentokoneiden parantamiseksi. Esimerkiksi Airbus on suunnitellut Bird of Prey -alueliikennesuihkukoneen käyttäen kotkan ja haukan siipiä, koska ne pystyvät lentämään nopeasti ja pitkään. Siinä on myös komposiittimateriaaleista valmistettuja muodonmuutoskelpoisia höyheniä. Se ei todennäköisesti koskaan näe päivänvaloa, mutta se on edistänyt uusien ideoiden syntymistä ja uudenlaista ajattelua ilmailusta.

Airbus esitteli vuonna 2020 uuden futuristisen lentokoneen, Maverickin, jonka kolmion muotoinen rakenne voisi säästää jopa 20 prosenttia polttoainetta nykyisiin yksikäytäväisiin lentokoneisiin verrattuna.

NASA kehittää myös uudenlaista siipeä, joka on rakennettu tuhansista toisiinsa liitetyistä osista, jotta se voi muuttaa muotoaan lennon aikana.

Ilmalaivan paluu

Ilmalaiva saattaa hyvinkin olla tekemässä paluuta. Tämä puolitoista vuosisataa vanha keksintö vastaa vuosisatamme haasteita. Modernisoituna sillä on monia etuja: se on ympäristöystävällinen (se kuluttaa kymmenen kertaa vähemmän polttoainetta kuin lentokone), sillä pääsee syrjäisille alueille, joilla ei ole infrastruktuuria, ja sillä voidaan kuljettaa useita satoja tonneja painavia kuormia. Brittiläinen Varialift-yritys pyrkii käynnistämään raskaan rahdin kuljetukseen suunniteltujen ilmalaivojen laivaston. Kolme mallia on parhaillaan rakenteilla Châteaudunin lähellä Ranskassa. Heliumin avulla liikutettavat alukset kuluttavat vain 15 prosenttia polttoaineesta, jota saman kuorman lentokone tarvitsee.

Ranskalainen Flying Whales -yritys suunnittelee myös markkinoivansa vuodesta 2023 alkaen valaan muotoista jättimäistä ilmalaivaa, joka on suunniteltu kuluttamaan ja saastuttamaan viisikymmentä kertaa vähemmän kuin lentokone. Aluksi ilmalaivoja käytetään puutavaran kuljettamiseen vaikeapääsyisiltä alueilta.

Tuleeko ilmailusta ympäristöystävällisempää?

Kansainvälinen kilpailu nopeuttaa prototyyppien kehittämistä. Uuden lentokonetyypin sertifiointi vie kuitenkin vuosia, ja tietyt säädökset ovat esteenä.

Useimmat maat kehittävät lentokoneidensa sähköistämistä, mikä auttaa vähentämään päästöjä. Norja haluaa jopa, että kaikki sen kotimaanlennot ovat 100-prosenttisesti sähköisiä vuoteen 2040 mennessä.

Kuten Safran toteaa vuoden 2019 lehdistötiedotteessaan, ilmailusta ei kuitenkaan koskaan tule 100-prosenttisesti sähköistä, varsinkaan kun kyse on pitkän matkan lentokoneista. Vaikka monet alueelliset lennot ovat nykyään mahdollisia, tarvittaisiin todellinen teknologinen vallankumous, jotta akut pystyisivät tuottamaan liikennelentokoneiden tarvitseman tehon. Raportissa kerrotaan myös, että juuri matkustajakoneiden yli 1 000 kilometrin lennot aiheuttavat valitettavasti yli 80 prosenttia hiilidioksidipäästöistä. Lisäksi meidän on löydettävä tapa kierrättää akut. On kuitenkin olemassa muitakin ratkaisuja sähkövoiman täydentämiseksi.

Mitkä ovat ekologiset ratkaisut?

• Aurinkoenergia voisi korvata akut sähkömoottorin voimanlähteenä. Yksipaikkainen Solar Impulse 2 lensi 42 000 kilometriä 22 000 aurinkokennolla. SolarStratos on sen seuraaja; tämä sveitsiläinen kaksipaikkainen on parhaillaan kehitteillä.

• ”Vihreämpi” lentokone edellyttää useiden tekijöiden yhdistelmää: polttoainetehokkaampia polttomoottoreita, vaihtoehtoisia polttoaineita, joissa yhdistyvät biopolttoaineet ja synteettiset polttoaineet, ja niin edelleen. Biopolttoaineita käytetään jo nyt joillakin lyhyen matkan lennoilla, mutta samalla niiden käyttö lisää metsäkatoa.

• Ranskassa ennakoiva kunnossapito auttaa säästämään polttoainetta. Air France käyttää Prognos-ohjelmistoa lentokoneidensa huollon seurantaan. Toulousessa sijaitseva puhtaan teknologian yritys OpenAirlines puolestaan tarjoaa lentoyhtiöille innovatiivisia polttoaineen hallintaratkaisuja. Sen SkyBreathe-ohjelmiston avulla ne voivat säästää jopa 5 prosenttia parafiinia lentoa kohden.

• Toinen mielenkiintoinen lähestymistapa on lentokoneen siipien pidentäminen, mikä vähentää vastusta ja siten polttoaineen kulutusta. 777X:n Boeing on rakennettu pidemmillä siivillä ja taitettavilla siipien kärjillä, joten tämä ei ole ongelma.

• Vetyllä toimivat lentokoneet taas ovat kunnianhimoinen hanke, mutta ne eivät toteudu vielä moneen vuoteen. Yksikään valmistaja ei ole perehtynyt aiheeseen kunnolla, koska vetykäyttöinen lentokone tarvitsisi säiliöt, jotka ovatatre kertaa suuremmat kuin kerosiinikäyttöisten lentokoneiden säiliöt, ja erittäin suuren määrän sähköenergiaa. Koko lentokoneen arkkitehtuuri olisi mietittävä uudelleen, jotta se voisi kuljettaa matkustajia.

Yhteenvetona voidaan todeta, että tulevaisuuden ilmailu on monitahoinen ja siinä yhdistyy useita tekniikoita. Sähkökäyttöiset lentokoneet ja yksityiset suihkukoneet muuttuvat ja lisääntyvät nopeasti, mutta ympäristöystävällisiä lentokoneita on vaikeampi suunnitella.

AEROAFFAIRES toivomme voivamme tarjota sinulle seuraavan sukupolven sähkölentokoneiden vuokrausta hyvin pian. Sillä välin aloitteemme SkyCo2voit kompensoida 100 % lentojesi aiheuttamista CO2-päästöistä tukemalla metsänistutushanketta.

Ilmailuasiantuntijamme palvelevat sinua numerossa +33 (0) 1 44 09 91 82 24 tuntia vuorokaudessa, 7 päivää viikossa, ja auttavat sinua löytämään tarpeisiisi parhaiten sopivan yksityislennon.