Электромобили с каждым годом становятся все мощнее и эффективнее, однако авиация пока не может последовать по пути наземного транспорта. Изобретение жизнеспособных самолетов на электротяге потребует прорыва в технологиях аккумуляторов и кооперации между учеными и предпринимателями. С учетом этих реалий, летающий электротранспорт стоит ждать не раньше 2045 года.
Широкая популярность электромобилей заставила многих поверить, что скоро весь транспорт станет электрическим — причем как наземный, так и воздушный. Tesla удалось разработать электрокар Model S, способный проехать 540 км на одном заряде, а Chevrolet выжала 320 км из Bolt. Однако этих достижений недостаточно для развития электрической авиации. К такому выводу пришел журнал WIRED после консультации с ведущими экспертами.
«Автомобилям нужны компактные и доступные батареи, а в случае с самолетами цена и емкость не играют большой роли. Критическое значение имеет масса», — рассказал журналу Ричард Пэт Андерсон, руководитель Летного исследовательского центра Авиационного университета Эмбри Риддл.
Соотношение единицы веса и мощности у батарей и жидкого топлива различается. Так 1000 фунтов (453 кг) реактивного топлива генерирует в 14 раз больше энергии, чем аккумулятор массой 1000 фунтов. Ежегодно плотность энергии батарей повышается на 2-3% — благодаря этому каждая новая модель Tesla обладает большим запасом хода. «Ситуация, конечно, не такая, как с законом Мура, так как это химия, а не электроника, но тоже неплохо», — заметил Венкат Сринивасан, эксперт по аккумуляторам в Аргоннской национальной лаборатории США.
Однако даже если плотность энергии аккумуляторов увеличится в 5 раз и составит 1000 ватт*часов на килограмм, этого хватит только для работы миниатюрного воздушного судна. Причем достичь такого показателя можно будет только к 2045 году.
Существуют и обходные пути, например, усовершенствование конструкции самолетов. Рассредоточенные моторы и уменьшение лобового сопротивления за счет изменения дизайна судна позволят использовать батареи с плотностью 400 ватт*часов на килограмм.
Существующие литий-ионные батареи обладают ограниченными возможностями. Им на смену могут прийти магниевые аккумуляторы, твердотельные литиевые батареи, натрий-ионные аккумуляторы, литий-металлические и литий-кислородные батареи. Однако все эти технологии пока находятся на начальной стадии и еще не скоро получат коммерческое применение. Аккумуляторы для электросамолетов должны обладать системой охлаждения и помещаться в отведенном отсеке. Технологии должны быть масштабируемыми и доступными.
Юпитер оказался не таким, как думали ученые
Кейсы
Помочь разработкам может кооперация между учеными и частными компаниями, как это происходит в сфере разработки полупроводников. Подстегнуть развитие технологии также может распространение беспилотных систем, так как для города идеально подходит именно автономный и электрический транспорт.
Первые испытания электрических самолетов уже проводятся, но пока носят сугубо экспериментальный характер. В апреле электросамолет вертикального взлета и посадки Lilium Jet совершил первый полет. Особенность ЛА заключается в конструкции: аккумулятор самолета потребляет на 90% меньше энергии, чем аналоги, а за один километр Lilium Jet расходует столько же энергии, сколько обычный электромобиль.
«Технологии скоро станут невидимыми»
Мнения
В марте состоялись первые испытания прототипа электросамолета Extra 330LE от Siemens. Воздушное судно развило рекордную скорость 340 км/ч, пройдя расстояние в три километра. Над электросамолетами малой вместимость также работает стартап Zunum Aero, который уже привлек инвестиции от авиагигантов Boeing и JetBlue.