Pionierska koncepcja zoptymalizowanego hybrydowo-elektrycznego samolotu komunikacyjnego
W coraz bardziej wzajemnie połączonym świecie oddalonych od siebie pod względem geograficznym firm i ludzi transport lotniczy ma kluczowe znaczenie dla gospodarek i spójności społecznej. Sektor lotniczy ma jednak znaczący wpływ na środowisko, związany głównie z hałasem i emisjami. Emisje CO2 wszystkich lotów rozpoczynających się w portach lotniczych 27 krajów UE i Europejskiego Stowarzyszenia Wolnego Handlu wzrosły w latach 2005–2019 o 34 %(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Lotnictwo odpowiada za ponad 3 % antropogenicznego wpływu na globalne ocieplenie(odnośnik otworzy się w nowym oknie) ze względu na emisje CO2 i czynniki inne niż CO2. Aby pozostać na dobrej drodze do osiągnięcia celów zakładających osiągnięcie neutralności emisyjnej do 2050 r., konieczne są radykalne kroki technologiczne i ciągłe wysiłki badawcze. Większość samolotów nadal zasilana jest paliwami kopalnymi, więc zrównoważone paliwa lotnicze są kluczowym obszarem badań. Jednak aby nakierować Europę na właściwe tory, w dłuższej perspektywie wymagane będą(odnośnik otworzy się w nowym oknie) rewolucyjne projekty zwiększające wydajność silników i zmierzające w kierunku bardziej elektrycznych, a ostatecznie całkowicie elektrycznych statków powietrznych. Zaspokojeniem tej krytycznej potrzeby zajął się zespół finansowanego ze środków UE projektu HECARRUS(odnośnik otworzy się w nowym oknie), opracowując pełną pętlę projektową mieszczącego na swym pokładzie 19 pasażerów samolotu komunikacyjnego opartego na napędzie hybrydowo-elektrycznym, osiągającym niemal zerową emisję.
Zaawansowane symulacje i badania numeryczne statków powietrznych z napędem hybrydowo-elektrycznym
Samoloty z akumulatorowym napędem elektrycznym nie emitują bezpośrednio gazów i cząstek stałych, generują niższy poziom hałasu, charakteryzują się wysoką wydajnością oraz potencjalnie niższymi kosztami eksploatacji i konserwacji. Według Anestisa Kalfasa i Vasilisa Gkoutzamanisa z Uniwersytetu Arystotelesa w Salonikach(odnośnik otworzy się w nowym oknie), który pełnił rolę koordynatora projektu, „przeprowadzono tylko kilka pierwszych lotów certyfikowanych samolotów elektrycznych, ograniczając się do 2–4-miejscowych samolotów elektrycznych przeznaczonych głównie do szkolenia pilotów. Obecnie dostępne technologie akumulatorowe (pod względem gęstości energii i wagi) poważnie ograniczają rozmiar statków powietrznych i stanowią główną przeszkodę w wykorzystaniu potencjału lotnictwa zasilanego akumulatorami”. Zespół projektu HECARRUS postanowił przyspieszyć ten rozwój dzięki zaawansowanym symulacjom i badaniom numerycznym uwzględniającym wiele przełomowych konfiguracji, architektur i rozwiązań łączących najbardziej wydajne silniki turbospalinowe z generatorami energii elektrycznej i zaawansowanymi technologiami akumulatorowymi. Jak zauważa Gkoutzamanis, „przyszłość należy do pojazdów hybrydowych. Nie tylko hybrydowo-elektrycznych, ale też hybrydowych ogółem: badania skupiają się na przykład na integracji wielu typów układów napędowych, takich jak termiczne i elektryczne, w celu zapewnienia ciągu, wielu rodzajów charakterystyk spalania w celu optymalizacji emisji oraz wielu najnowocześniejszych komponentów i cech płatowca”. Wraz z opracowaniem projektu koncepcyjnego badania podstawowe miały na celu określenie zalet hybrydyzacji w regionalnej mobilności powietrznej oraz naukowych i technicznych wyzwań związanych z wdrażaniem nowych architektur napędowych.
Przełom w dziedzinie zrównoważonego lotnictwa
Połączenie różnych komponentów statku powietrznego z hybrydowym napędem elektrycznym jest wyzwaniem, a zespół projektu HECARRUS poradził sobie z nim w znakomity sposób, używając w tym celu swoich narzędzi projektowych i symulacji. „Zespołowi projektu HECARRUS udało się stworzyć koncepcyjny projekt mieszczącego 19 pasażerów samolotu komunikacyjnego o niemal zerowej emisji spalin opartego na napędzie hybrydowo-elektrycznym. Działania te obejmowały zaprojektowanie, integrację i optymalizację głównych komponentów konfiguracji, obejmujących turbinę gazową, systemy zasilania elektrycznego i zarządzania temperaturą, a także sam statek powietrzny w całym profilu misji”, wyjaśnia Gkoutzamanis. Zgodnie z analizami i kwantyfikacją potencjalnych korzyści proponowana konfiguracja koncepcji HECARRUS może zmniejszyć emisję CO2, tlenków azotu i hałasu samolotów komunikacyjnych do przewozu 19 pasażerów odpowiednio o 34,3 %, 30,5 % i 20,0 %. „Wykazaliśmy ogromny potencjał, jaki wpływ na zrównoważony rozwój lotnictwa może mieć nawet mniejszy statek powietrzny i jak przełomowym wzorcem dla przyszłych projektów może się stać”, podsumowuje Kalfas. Przedsięwzięcie to wspierać będą opracowane w ramach projektu modele. Wraz z nabytą wiedzą i przeszkolonymi w ramach projektu HECARRUS naukowcami projekt pomoże nakierować sektor lotniczy na właściwe tory ku osiągnięciu niemal zerowych emisji do 2050 roku.
