В настоящее время мир изо всех сил пытается сократить выбросы углерода в атмосферу. Одна из вещей, которые необходимо сделать для этого - максимально сократить использование сжигаемого топлива. С переходом на электромобили у человечества все получается довольно неплохо. По оценкам экономистов, уже к середине века, в течение 30 лет, развитые страны практически полностью откажутся от двигателей внутреннего сгорания. Увы, с авиаперевозками все сложнее.
Для полетов на электричестве нужны аккумуляторы. А современные батареи имеют относительно низкую энергетическую плотность. Это значит, что для полета нужно брать на борт больше аккумуляторов. Это повышает вес машины и снижает полезную нагрузку. В общем, электрические самолеты оказываются довольно бесполезной игрушкой, которая не способна заменить машины на традиционном сгораемом топливе.
Тем не менее, то и дело появляются новости о компаниях, разрабатывающих очередной электрический самолет. Ввиду этого международная команда экспертов попыталась оценить, когда электрические самолеты покорят небеса, и произойдет ли это вообще.
Масса проблем
Исследователи пытаются смотреть на проблему комплексно.
- Первый важный вопрос - достигнут ли батареи плотности энергии, достаточной для использования их для авиаперелетов.
- Второй вопрос - будут ли такие полеты достаточно экономичными в сравнении с полетами на сгораемом топливе.
- Наконец, третий вопрос - станут ли полеты на электричестве решением проблемы углерода и потепления.
Каждый из этих вопросов в отдельности сложнее, чем выглядит на первый взгляд. К примеру, современные самолеты не только генерируют потепление посредством выбросов углерода, но также оставляют за собой конденсационный след из водяных паров или кристалликов льда. По мнению климатологов, такие следы оказывают положительное влияние на климат, поскольку вырождаются в перистые облака и увеличивают альбедо Земли, тем самым снижая температуру.
Батареи, сами по себе, не являются панацеей. Они помогут снизить выбросы только в том случае, если энергия для их зарядки будет поступать из чистых возобновляемых источников.
Что касается плотности энергии, тут все совсем печально. Лучшие литий-ионные аккумуляторы имеют плотность энергии приблизительно 250 Вт⋅ч на килограмм. Чтобы создать жизнеспособный электросамолет, необходимо повысить этот показатель, как минимум, втрое, а еще лучше - в восемь раз, до 2000 Вт⋅ч на килограмм.
Как показывает статистика, емкость батареи повышается примерно на три процента в год. Если этот рост будет линейным, то человечество добьется нужной энергетической плотности в аккумуляторах не менее чем через 25 лет. Таким образом, если в технологии батарей не произойдет какого либо качественного прорыва, электрические авиалинии не появятся до середины 21 века.
Но даже если бы вместительные и легкие аккумуляторы существовали сегодня, это никак не повлияло бы на экологию. По самым оптимистичным подсчетам, при выработке энергии для подзарядки самолета в атмосферу было бы выброшено на 20% больше углерода, чем во время полета этого же самолета на традиционном топливе.
В общем, прежде чем создавать и использовать электрические авиалинии человечеству предстоит найти новые дешевые и чистые источники энергии. А на это может потребоваться в разы больше времени, чем на разработку емких аккумуляторов. Так что ближайшие десятилетия мы будем летать по-старинке, на керосине и бензине.
