Samoloty nowej generacji mogą być zasilane energią elektryczną nawet na ziemi
Typowy samolot wąskokadłubowy wykonujący od 8 do 10 lotów dziennie spędza aż 2 godziny i 20 minut dziennie na kołowaniu, zużywając przy tym nawet 13 kilogramów paliwa na minutę. Wynika to z tego, że silniki samolotów nie są zoptymalizowane pod kątem napędzania samolotu na ziemi. Kołowanie przy pomocy napędu elektrycznego może pozwolić na znaczące ograniczenie zużycia paliwa oraz zmniejszyć ogólne koszty ponoszone przez operatorów samolotów, co stanowi oczywistą korzyść dla linii lotniczych, lotnisk i środowiska naturalnego.
Jak działa ekologiczne kołowanie?
Elektryczne systemy kołowania wykorzystują silniki elektryczne wbudowane w podwozie samolotu, co dzięki którym samoloty mogą kołować bez użycia silników odrzutowych. Takie rozwiązanie może zostać wykorzystane zarówno w celu zmniejszenia zużycia paliwa, jak i usprawnienia hamowania po lądowaniu, co przekłada się na mniejszą emisję dwutlenku węgla podczas operacji naziemnych. Technologia ta umożliwia samolotom autonomiczne kołowanie z wykorzystaniem własnego napędu elektrycznego, a także samodzielne cofanie. Innowacyjne rozwiązania tego rodzaju są opracowywane z myślą o konstrukcjach latających na krótkich i średnich trasach, takich jak Airbus A320 oraz Boeing 737. „Finansowany ze środków UE projekt SUNSET przyczynia się do rozwoju najbardziej innowacyjnych rozwiązań technologicznych z myślą o opracowywaniu samolotów elektrycznych przyszłości. Ogólnym celem jest ograniczenie zużycia energii, emisji oraz kosztów operacyjnych, co pozwoli UE stać się światowym potentatem w dziedzinie rozwoju samolotów niskoemisyjnych”, wyjaśnia Xavier Benoit, wiceprezes ds. innowacji firmy Centum Adeneo. Ta francuska firma z branży elektronicznej pracuje nad sposobami odzyskiwania energii marnowanej podczas stania w kolejce do pasa startowego.
Technologie wspierające
Rozwiązania opracowane w ramach projektu SUNSET obejmują dwukierunkową przetwornicę oraz moduł o wysokiej gęstości energii, który ma pełnić rolę bufora i magazynować energię wytwarzaną przez APU (ang. auxiliary power unit, pomocnicza jednostka zasilająca), a następnie przekazywać ją do silników w kołach, co pozwoli na optymalizację zużycie paliwa na ziemi, „Silniki samolotu będzie uruchamiany dopiero w czasie startu, a następnie będzie pracował podczas lotu i lądowania. Gdy samolot będzie przebywał na ziemi, silniki będą wyłączone”, wyjaśnia Benoit. Badacze skupieni wokół projektu włożyli wiele wysiłku w opracowanie wszystkich elementów wchodzących w skład systemu, w tym przetwornicy, bezpieczników, systemu zarządzania akumulatorami, sterowników zasilania oraz oprogramowania kontrolującego wszystkie aspekty jego działania. Realizacja tej przełomowej koncepcji nie przebiegła jednak bez problemów, spośród których największy dotyczył braku lekkiego i dostosowanego do potrzeb rozwiązania modułu umożliwiającego magazynowanie energii. Rozwiązania, które naukowcy zamierzali wykorzystać, nie były dostępne dla przemysłu lotniczego ze względu na duże zapotrzebowanie generowane przez branżę motoryzacyjną, w szczególności producentów pojazdów elektrycznych. „Nowoczesne akumulatory osiągające dostateczne parametry ładowania i rozładowania i oferujące odpowiednią moc rozładowania są ciężkie, co ogranicza rozmiary urządzenia magazynującego energię. W wyniku tych ograniczeń ilość energii magazynowanej przez prototyp rozwiązania jest 3,5-krotnie większa niż zakładaliśmy”, dodaje Benoit. Po zakończeniu prac nad projektem naukowcy doskonale rozumieją problemy, jakie pozostały do rozwiązania, aby możliwe było wykorzystanie modułów zapewniających wysoką gęstość energii w samolotach nowej generacji. „Chcemy przyczynić się do rozwoju samolotów o napędzie elektrycznym koncentrując się nie tylko na poprawie osiągów w locie, ale także podczas kołowania, co jest szczególnie istotne w przypadku lotów na krótkich trasach”, podkreśla Benoit. Postępy w rozwoju przetwornic oraz urządzeń do magazynowania energii na potrzeby samolotów wąskokadłubowych mogą przyczynić się do ograniczenia emisji tlenków azotu o 51 %, jednocześnie ograniczając emisje dwutlenku węgla o 61 %, tlenku węgla o 73 % oraz niespalonych węglowodorów o 62 %. „Nasz system może także przyczynić się do zmniejszenia natężenia hałasu w pobliżu lotnisk związanego z kołowaniem”, podsumowuje Benoit.
Słowa kluczowe
SUNSET, kołowanie, magazynowanie energii, przetwornica, samolot elektryczny, samolot wąskokadłubowy, moduł o wysokiej gęstości energii, Centum Adeneo
