Amb la previsió de que el trànsit aeri augmenti un 5% cada any fins al 2030, els científics estan estudiant com fer que els avions siguin més sostenibles. Però si les bateries actuals fan que els avions elèctrics siguin massa pesats, els models elèctrics i de combustible híbrids podrien ser una opció per viatjar de manera més ecològica.
L’aviació contribueix significativament a l’economia europea, generant més de 500.000 milions d’euros a l’any i donant suport a 9,3 milions de llocs de treball. Però també té un impacte ambiental que cal abordar. El vol és responsable de més del 2% de les emissions mundials de gasos d’efecte hivernacle i del 3% a Europa. Es necessiten avions més sostenibles per assolir l'objectiu de la Unió Europea d'emissions netes de gasos d'efecte hivernacle per al 2050.
El desenvolupament d’avions híbrids-elèctrics podria ser part de la solució. De manera similar als cotxes híbrids, la tecnologia combina dues fonts d’energia, normalment combustible i una bateria elèctrica o pila de combustible d’hidrogen.
Mitjançant la hibridació de fonts, es podria reduir la combustió de combustible de les aeronaus i, per tant, l'impacte ambiental
La densitat d’energia, o la quantitat d’energia que obté per quilogram, encara és un factor limitant per als avions elèctrics. Les bateries necessàries per alimentar motors elèctrics encara són massa pesades per ser possibles alternatives per si soles, on una bateria sol ser aproximadament 30 vegades més pesada que un volum de combustible per a avions de querosè que podria proporcionar la mateixa quantitat d'energia. Els petits avions elèctrics han realitzat curts vols de prova amb èxit i el més gran del món podria començar a transportar fins a nou passatgers en vols comercials de fins a 160 km a finals de l’any vinent. Però les bateries que permetrien recórrer milers de quilòmetres a un gran avió ple de gent, com fan avui els avions convencionals, farien que l’avió fos massa pesat per enlairar-se.
El pes
Actualment, els avions híbrids són una oportunitat, ja que l’ús de combustible ajuda a solucionar el pes. Per això, s'està estudiant com es pot reduir encara més el pes d’un avió com a part del projecte HASTECS.
Se centren en components principals, com ara el sistema que converteix l'energia entre les dues fonts i els motors elèctrics. S'estan creant i provant nous dissenys mitjançant simulacions per ordinador, per poder maximitzar la proporció entre la potència que podeu lliurar i el pes necessari per lliurar-la.
El projecte pretén objectius específics. L’objectiu és dissenyar un motor elèctric que dobli la relació potència-pes dels motors elèctrics que s’utilitzen avui en dia, com en un cotxe elèctric Tesla, per aconseguir 10 quilowatts per quilogram en el 2035. També es vol augmentar la potència en relació del pes dels convertidors de potència a 25 quilowatts per quilogram durant el mateix període. El compliment d’aquests dos objectius permetria que un avió híbrid fos uns 1600 quilograms més lleuger del que es preveu que sigui el 2025 i consumir fins a un 10% menys de combustible.
Després d’uns quatre anys de treball, es va poder optimitzar la seva estructura mitjançant l’ús de materials electromagnètics, per exemple, i l’ús de cables especials anomenats cables Litz, que van ajudar a millorar el seu rendiment. Els motors s’escalfen més quan es redueix la seva mida, de manera que els membres de l’equip també van trobar una manera més eficient de refrigerar-los mitjançant un sistema de refrigeració intern.
Per al sistema de conversió de potència, es va superar el seu objectiu modificant la seva estructura i millorant el sistema de refrigeració.
Un cop finalitzi el projecte es vol fer un seguiment fent experiments per validar les simulacions produïdes durant el projecte HASTECS. Però cal trobar una instal·lació experimental que pugui proporcionar una gran potència per provar els dissenys j a que és molt complicat i també és car fer aquestes validacions perquè es requereix un megawatt de potència.
Hidrogen
Es possible que d'aquí a cinc o quinze anys, un avió híbrid podria arribar al cel. El 21 de setembre, Airbus va anunciar els plans per al primer avió de zero emissions del món que utilitzés l’hidrogen com a font d’energia. Atès que els dissenys d'avions híbrids produïts a HASTECS utilitzen una pila de combustible d'hidrogen.
També, s'està treballant, perquè el vol híbrid-elèctric sigui una realitat. Per això s'està accelerant el desenvolupament d’un avió híbrid-elèctric de fins a 50 places que començaria a proporcionar vols comercials en el 2035 com a part del projecte FutPrInt50. La gamma de 40 a 50 seients és la primera eina comercial que té un impacte (en termes de) capacitat de transport.
Un dels objectius del projecte és dissenyar aquest avió, per això han estat analitzats els requisits necessaris. Han intentat esbrinar, per exemple, la importància relativa de les baixes emissions, el rang i la velocitat per al seu disseny i han analitzat diferents opcions per a components com ara el grup motriu, que està format pel motor i les parts associades i l’emmagatzematge d’energia. utilitzant tecnologies existents. També estan investigant solucions per a la gestió tèrmica, treballant en els avions de referència perquè es tingui una comparació individualitzada del disseny amb un avió convencional de la mateixa mida.
L’equip, també se centrarà en el desenvolupament de formes de recollir energia que també ajudin a reduir el pes de la bateria i el combustible en avions híbrids. Durant el descens, per exemple, quan l'avió no necessita energia, les hèlixs podrien generar energia a partir del flux d'aire. En els cotxes elèctrics actuals, la frenada pot generar electricitat, el mateix passa amb els avions i permetria recuperar energia.
Al final del projecte previst pel 2022, s'haurà desenvolupat un full de ruta tecnològic per a tots els components necessaris, així com un full de ruta per als estàndards que s’han de complir per a la certificació. L’acompanyarà un disseny d’avions híbrids que es podrien lliurar a un fabricant d’avions per fer-lo viure.
Font: Universitat de Tolosa de Llenguadoc
1 comentari:
S'ha de tenir en compte que actualment l'hidrogen s'obté dels hidrocarburs, el que fa que per aquí no millorem res de sostenibilitat.
Si fessim servir el anomenat hidrogen verd, el que prové d'électròlisi de l'aigua feta amb energies renovables, te un rendiment energètic inferior al 20% i com que s'hauria de fer amb aigua de mar (l'aigua dolça es necessita per la vida), genera una gran quantitat de residus altament contaminants de les sals que porta. Eliminar aquest residus també costa energia que es resta al balanç energètic.
També s'ha de tenir en compte que termodinamicament parlant a nivell planetari, sembla que el màxim d'energia renovable que es pot extraure, no arriba al 40% de l'energia que es consumeix avui a nivell planetari. Es a dir, que heurem de prescindir del 60% del que no disposarem en els propers 15-20 anys i això passa per canviar el paradigma de lo global a lo local, per reduir l'energia que no tenim amb un canvi d'estil de vida de manera brusca si o si, amb tot el que comporti.
Això ja està assumit per molts paisos com a urgent, vulguem o no!. Aquesta mateixa setmana Emmanuel Macron ja ha anunciat que prohibirá a França vols de menys de 2,5h, que ja va en aquest sentit. A nivell Europeu, en els propers 5 anys posa en marxa una xarxa de trens nocturns (ara per ara el tren es el transport més eficient), per enllaçar de Nord a Sud les principales capitals per substituir els vols actuals entre apuestes capitals i después distribuir amb tres locals. L'hidrògen es guarda de moment pel transport amb camions que també veuran reduida dràsticament la seva circulació per impossibilitat de subministrament de combustible proviene d'hidrocarburs.
Totes les petroleres del mon han réduit per 10 en les últims 10 anys, les serves inversión en la descubierta de nous pous de petroli, donat que porten molts anys en perdues operatives en la prospecció de nous pous. Repsol ha anunciat aquest any que invertira uns 250M€ en aquesta activitat, fa deu anys era de 2.500M€. I tot perque no queda petroli que es pugui asumir el seu cost d'extracció, sense fer entrar en recessió una economia. Segosn els experts, un pais occidental es posa en fallida si ja de pagar més de 119€/barril el petrolí. Aquest punto calculen els experts que arribarán al voltant del 2025, és a dir ja!.Males noticies!.
En fi, que soc un admirador de l'aviació, però he de reconeixer que si no hi ha alguna tecnologia disrruptiva en el camp energètic (no evolutiva com anar millorant bateries), el que ara coneixem com barra lliure per desplaçar-se, s'ha acabat i l'aviació és la que esta en pitjor situació per sobrevive com avui la coneixem. Ho sento, però no es pot anar contra la termodinàmica!!.. si ho fas, hi acabes perdent sempre i a més segur!..
Miquel S.Nonell
Publica un comentari a l'entrada