Zunum Aeros hybrid-electric aircraft, due to enter service in 2022, is seen in this undated artist's rendering released by Zunum Aero on October 5, 2017. The Kirkland, Washington, U.S., company is backed by the venture arms of Boeing Co and JetBlue Airways Corp. Courtesy Zunum Aero/Handout via REUTERS ATTENTION EDITORS - THIS IMAGE HAS BEEN SUPPLIED BY A THIRD PARTY.
annonse

Det er flere utviklingstrender når det gjelder elektrisk drift, ikke bare når det gjelder biler og skip, men også fly. Sistnevnte skal beskrives i korthet i denne artikkelen.

Det er flere hovedtyper fly hvor elektrisk drift kan være eller er aktuelt, på kort til lang sikt. Disse typene er:

  • Små fly, med 2 til 4 seter, både vanlige fly med fast vinge og helikoptertype fly med roterende vinge, i tillegg til mellomtyper. For disse flytypene planlegges det også delvis automatisk drift, det vil si drift uten pilot.
  • Mindre trafikkfly/kortbanefly (commuter aircraft), gjerne med plasskapasitet fra12-15 passasjerer og oppover.
  • Til slutt har vi den tradisjonelle «smalbuks» passasjerfly som vi kjenner så godt til, typisk Boeing 737 og Airbus 320-familien. Disse har opp til 200 passasjerers kapasitet.

Selve fundamentet for elektrisk drift er batteriet. For biler, og i enda høyere grad fly, er den spesifikke el-kapasiteten, eller energitettheten, 3600 joule per kg.  Referansen for biler er gjerne Tesla, som i første utgave i Norge har ca. 350 Wh/kg. Med en total batterikapasitet på ca. 90 kWatth betyr det at batteriet veier en god del hundrede kilo. For dagens flybenyttelse regnes en kapasitet på 200 Wh/kg, mens standard flydrivstoff har en kapasitet på ca. 12.000 Wh/kg, noe som er en dramatisk forskjell. Flere batteriprodusenter har god tro på en fordobling av energitettheten, det vil si 400 – 500 Wh/kg innen 10 – 15 år.

annonse

Hvorfor er elektrisk drevne fly så viktige?
De vil støye mindre enn tradisjonelle fly. Elektriske motorer er mange ganger sterkere per kg motorvekt enn selv de beste jetmotorene, noe som medfører at propellene kan plasseres mer aerodynamisk effektivt, blant annet på vingespissene. Det vil bli gjort forsøk med opp til 4 – 5 propeller per vinge. Dette har videre som følge at de kan ta av på kortere strekning, og de kan derved benyttes på mindre flyplasser. I USA, hvor det er mange små flyplasser, er dette viktig. Det vil bidra til å minske trafikkproblemer, både i luften og på bakken, for de store flyplassene. Flyene vil også kreve mindre infrastruktur på bakken.

Som med biler er det to hovedtyper fremdrift; helelektriske og hybrider. Små fly er som regel helelektriske og finnes både som helikopter og tradisjonelle fly . Alle er på et eller annet utviklingstrinn, fra luftige ideèr til innledende testing. Utseendet er ofte futuristisk og ligner til forveksling på science fiction. Kapasiteten er liten, men kanskje god nok med sine 2 til 4 passasjerer. Rekkevidde er gjerne knappe 100 km og hastigheten sjelden over 100 km/time. De er planlagt som helautomatiske, det vil si uten pilot.

For mellomstørrelsen fly er et vanskelig å se for seg helelektrisk fremdrift, de minste av disse unntatt. Optimistene kjører på med dristige ideèr, men selv med vesentlig bedre energitetthet i batteriene vil rekkevidden være meget begrenset. Tiden vil vise om noen slike prosjekter gir brukbare fly. Som for biler er det hybridløsninger som det satses mest på. Fordelene ved denne type fremdrift er store. Som nevnt kreves vesentlig kortere start-rullebane, vel oppe i marsjhøyde kan den/de vanlige jetmotorene gå på absolutt mest effektive turtall, med vesentlig redusert brennstofforbruk som resultat.

Airbus, Rolls-Roys og Siemens har slått seg sammen for å utvikle et stort hybrid-konsept – E-Fan X – for fremtiden. De har valgt å benytte BA-146, et «stort» kortbanefly med fire motorer, der den ene motoren er erstattet med en 2 MW (2.720 HK) elektrisk motor. Den elektriske motoren forsynes med strøm av en generator drevet av en mindre jetmotor (gassturbin) i selve flykroppen. Batteriet veier 2 tonn. Dette prosjektet er drevet frem av store selskaper, og det har oppnåelige mål.  Det er, kort sagt, et fornuftig første trinn.

Illustrasjon: © Airbus SAS 2017

Det er flere fordeler klimamessig ved denne elektrisk driften av fly, men vi er i Norge litt blinde for tilgangen på «ren» elektrisitet, noe vi har (mer enn) nok av. På verdensbasis skjer det meste av el-produksjonen i kullkraftverk. Selv de luftigste vyer av fornybar energi fra vind- og solkraft vil gi kanskje 10% av klodens el-produksjon i 2040, opp fra 2,1% i dag.

Og så har vi alle problemene, som vanlig er ved store teknologiske nyvinninger, også utenom batteriets energitetthet. For å redusere vekt og plassbehov for elektriske kabler, må spenningen vesentlig opp, fra dagens vanlige 270 Volt DC (likestrøm), til 3.000 Volt for de store elektriske motorene. Dette skaper alle slags problemer. Lysbuer i stor høyde vil være en fare, foruten at de sterke elektriske og magnetiske feltene har forstyrrende virkning på en flys elektronikk. Svaret på dette er nøyaktig og tidkrevende komponentutvikling og –testing, med en eller annen kombinasjon av ordinære og elektriske fly i fremtiden som resultat. Det er av største interesse å følge med!

 

Bjørn Brevik
En av de første med cand. real. graden, fra Universitetet i Oslo 1973, med hovedfag konsentrert rundt avansert IT, nærmere bestemt basis programvare (system software). Hovedinteresse er å følge med i utvikling av (applikasjoner med funksjonstype) kunstig intelligens, AI, og bidra til øket forståelse av denne utviklingen.

Velkommen til Resetts kommentarfelt

Kommentarer forhåndsmodereres, det kan derfor ta noe tid før de dukker opp i kommentarfeltet. Skriv gjerne kort. Resett tar ikke ansvar for lenker til andre sider og for filmlenker. Resett står ikke inne for meningene som uttrykkes av den enkelte kommentator. Alvorlige personangrep, hets, trusler og oppfordring til vold, spamming, trolling og avsporing av debatten er ikke tillatt. Det oppfordres til normal høflighet. Resett forbeholder seg retten til å fjerne enhver kommentar uten begrunnelse. Ved å kommentere her godtar du disse betingelsene. Gjentatte brudd på betingelsene kan føre til utestengelse.
Har du spørsmål knyttet til kommentarfeltet kan du sende det til [email protected]