Wright создает 100-местный электрический авиалайнер на алюминиевом топливном элементе

Американская компания Wright Electric объявила о создании 100-местного электрического ближнемагистрального самолета, который должен поступить в эксплуатацию к 2026 году.

Он будет работать либо на водороде, либо на перерабатываемом металле, который компания называет "алюминиевым топливным элементом".

Wright Spirit мог бы обслуживать множество популярных маршрутов 

Компания Wright работает над рядом проектов больших электрических самолетов, включая еще более крупный 186-местный самолет, который она разрабатывает совместно с европейской авиакомпанией EasyJet и BAE Systems. Это будет "электрический самолет с низким уровнем выбросов", предположительно использующий расширитель диапазона на ископаемом топливе для пополнения заряда батарей и увеличения дальности полета примерно до 1290 км (800 миль). Партнеры представляют этот проект как "путь" к чистой авиации, своего рода " Prius в небе", который позволит испытать электродвигатель, ожидая, пока накопители энергии достигнут совершенства.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Последний проект Wright, однако, будет полностью безэмиссионным и будет использовать высокоплотные накопители энергии для полетов продолжительностью до часа - этого достаточно для перелета на расстояние ~1000 км (620 миль) между Сиднеем и Мельбурном, или Лондоном и Женевой, или Токио и Осакой, или Лос-Анджелесом и Сан-Франциско.

По сути, после запуска в производство Wright Spirit, созданный на базе BAE 146, станет простым 100-местным электрическим вариантом, который перевозчики смогут использовать на широком спектре очень популярных маршрутов.

Компания Wright концентрируется в основном на своей специализации: мегаваттных двигателях и инверторах, необходимых для того, чтобы поднять в воздух такой большой объект. Действительно, компания, похоже, не остановилась на решении по хранению энергии на данном этапе, и оценивает плюсы и минусы как системы водородных топливных элементов, подобной той, что мы видим сейчас от ряда различных компаний, так и системы "алюминиевых топливных элементов", которая нас действительно заинтересовала.

Почему бы не перейти сразу на водород, как это делают большинство других крупных программ по созданию экологически чистых авиалайнеров? Одним из мотивирующих факторов является объем. Жидкий водород является отличным легким накопителем энергии по весу - черт возьми, его удельная энергия 33 313,9 Вт-ч/кг почти в три раза превышает энергию реактивного топлива (~12 000 Вт-ч/кг). Но в объемном отношении он ужасен. При объеме всего 2 358,6 Вт-ч/литр данное количество энергии в форме жидкого водорода занимает почти в четыре раза больше места, чем та же энергия в реактивном топливе (~9 000 Вт-ч/литр).

Объем - это большая проблема для операторов коммерческих самолетов; большинство из этих ранних проектов будут модернизированы на рамах самолетов, которые не были рассчитаны на дополнительный объем водорода. Каждое кресло, которое нужно выкинуть из салона, чтобы освободить место для топлива, - это прямой удар в нижнюю строку. И именно это делает алюминий таким интересным.

Алюминий не обладает таким количеством энергии по весу, как реактивное топливо или жидкий водород; однако при удельной энергии 8 611,1 Вт-ч/кг он примерно в 33 раза лучше, чем ведущие современные литий-ионные батареи. А по объему он превосходит всех остальных - 23 277,9 Вт-ч/л. Это будет приятной новостью для авиакомпаний.

Как это работает? По сути, это алюминиево-воздушная батарея. Алюминий выступает в качестве анода, которому противостоит углеродный катод с катализаторами, расположенный за пористым полимерным сепаратором. Между ними находится электролит, как правило, основная жидкость. Алюминий реагирует с атмосферным кислородом на катоде, образуя гидратированный оксид алюминия и выделяя энергию.

Катод и электролит несколько увеличивают вес всей системы, ограничивая удельную энергию алюминия 60-70 % от того, что может достичь водородная система. Но Wright считает, что "поскольку половина рынка однопролетных самолетов - это рейсы короче 800 миль, потеря на дальность полета может оказаться не таким существенным, как может показаться на первый взгляд".

Wright называет его топливным элементом, а не алюминиево-воздушной батареей, чтобы избежать путаницы. Его нельзя перезаряжать, как аккумулятор; вместо этого его нужно будет заправлять, как топливный элемент, с дополнительной задачей отвода осадка оксида алюминия для переработки на плавильном заводе.

Wright утверждает, что это не намного сложнее, чем работа с резервуарами для жидкого водорода, которые, по его словам, также нужно будет отправлять на внешнее предприятие для дозаправки. Но в то время как водородную инфраструктуру необходимо создавать, повсюду уже есть алюминиевые заводы, которые могут превратить оксид алюминия обратно в свежий металл, готовый к загрузке в канистру и заправке в самолет или использованию в других целях.

С точки зрения логистики это было бы просто: канистры можно перевозить в обычных грузовиках и загружать в самолет, как груз. В виде гранул металл можно отправлять по трубам, если это необходимо.

Проблемы остаются. Тонкий, холодный, низкокислородный воздух на крейсерских высотах означает, что самолеты, работающие на алюминиевом топливе, должны будут использовать компрессоры и теплообменники, что может привести к снижению веса. Для получения полезных показателей удельной энергии необходимо доработать целые алюминиевые элементы, а современные алюминиево-воздушные батареи, как правило, рассчитаны на низкие скорости разряда C, в отличие от требований работающих авиационных двигателей.  

 Чтобы получить более высокую скорость реакции, необходимо подвергнуть воздействию большее количество алюминия, возможно, используя порошки или гранулы вместо пластин. Так что есть куда стремиться.

Пожалуй, самый интересный момент здесь - это чистая прибыль. Проведя грубое, "первое приближение" моделирования эксплуатационных расходов авиакомпании, Wright прогнозирует, что если водородные топливные элементы, вероятно, повысят стоимость примерно на 25 %, а биотопливо, вероятно, добавит около 32 %, то алюминиевая система будет немного дешевле, чем сегодняшние операции с реактивным топливом.

Между преимуществами в стоимости и тем фактом, что эти самолеты потенциально могут работать с большим количеством мест, чем водородные самолеты в сценарии модернизации, алюминий-воздушные батареи потенциально могут выдвинуть убедительные аргументы для коммерческих полетов на меньшую дальность.

Но чтобы такая система стала экологичным вариантом, перевозчики должны будут получать алюминий с экологически чистых заводов, используя чистую энергию, чистое тепло и углеродно-нейтральные плавильные аноды. Следует помнить, что эти технологии находятся в стадии разработки, а водород имеет свои собственные проблемы в достижении нулевого уровня выбросов.

На данный момент Wright придерживается позиции агностика, резюмируя спор между водородом и алюминием следующим образом:

"Водородный топливный элемент: больший радиус действия, меньшая полезная нагрузка, более сложная эксплуатация, более высокая стоимость.
Алюминиевые топливные элементы: меньшая дальность, большая полезная нагрузка, более простые операции, более низкая стоимость".

Если технология достигнет необходимого прогресса, то в конечном итоге это может оказаться основной. Но, безусловно, приятно видеть, что водород, возможно, не является единственным жизнеспособным способом декарбонизации коммерческих авиаперевозок - даже если он все еще выглядит как единственный реальный путь к чистым дальнемагистральным рейсам. опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet