Hoewel we nog ver verwijderd zijn van commerciële vliegtuigen die worden aangedreven door een combinatie van fossiele brandstoffen en batterijen, een recente haalbaarheidsstudie aan de Universiteit van Illinois onderzocht brandstof-/batterijconfiguraties en de energielevenscyclus om de afwegingen te leren die nodig zijn om de grootste reducties in de uitstoot van kooldioxide op te leveren.

"In de energievoorzieningsketen is er een zin, van 'goed om wakker te worden'. Dat is, brandstofproductie begint bij de oliebron en eindigt bij het kielzog van het vliegtuig. Het is belangrijk om kosten en milieu-implicaties gedurende deze hele levenscyclus te volgen, omdat de gevolgen voor de brandstof- en energieproductie aanzienlijk kunnen verschillen, afhankelijk van de bron. In dit onderzoek, we hebben gekeken naar hoe technologieën moeten worden verbeterd om een ​​gehybridiseerde configuratie mogelijk te maken, waarbij de haalbaarheid wordt beoordeeld op basis van de noodzaak om aan een bepaalde actieradius te voldoen en een grote vermindering van koolstofemissies te bieden. De netto koolstofemissies werden berekend op basis van een combinatie van brandstofverbruik en de koolstofimpact die gepaard gaat met het opladen van de batterijen, " zei Philip Ansell, assistent-professor bij de afdeling Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van het College of Engineering aan de U of I.

Volgens Ansell, dat tweede deel is genegeerd.

"Je kunt een vermindering van het brandstofverbruik krijgen, maar als de netheid van het elektriciteitsnet dat wordt gebruikt om het batterijsysteem op te laden niet is inbegrepen, u een aanzienlijk deel van de totale CO2-uitstoot mist, " hij zei.

De studie vergeleek de relatieve CO2-uitstoot per kilowattuur voor elke afzonderlijke staat in de Verenigde Staten. Het bevat een kaart van de VS met waarden van hoeveel koolstof wordt geproduceerd per eenheid energie.

Maar, commercieel aanvaardbaar zijn, een hybride-elektrisch vliegtuig moet hetzelfde aantal passagiers kunnen vervoeren en dezelfde afstanden kunnen afleggen als de huidige volledig op fossiele brandstoffen gestookte vliegtuigen, dus de studie gebruikte de parameters voor een vliegtuig met één gangpad dat ongeveer 140 passagiers kan vervoeren als model. Ze varieerden parametrisch de verhouding van het vermogen over de aandrijfas die elektrisch werd afgeleid, met behulp van configuraties waar 12,5 procent, 25 procent, of 50 procent van het benodigde vermogen werd geproduceerd door een elektromotor. De studie hield geen rekening met de kosten in dollars, maar eerder de kosten in CO2-emissies - de milieukosten.

De meest haalbare configuratie van het model was een voortstuwingssysteem dat een aandrijflijn van 50 procent elektrisch aangedreven en een batterijspecifieke energiedichtheid van 1 gebruikt. 000 wattuur per kilogram. Deze configuratie zou naar schatting 49,6 procent minder CO2-emissies tijdens de levenscyclus produceren dan een modern conventioneel vliegtuig met een maximaal bereik dat gelijk is aan dat van het gemiddelde van alle wereldwijde vluchten, waardoor het een haalbare optie wordt voor een milieuvriendelijke luchtvaart. Echter, de huidige batterijtechnologieën zijn nog lang niet in staat om deze configuratie te bereiken. Ondanks dit feit, Ansell zei wel dat verbeteringen in batterijen zullen blijven zorgen voor meer capaciteit.

"Blijkbaar, de 12,5 procent is de meest toegankelijke configuratie die op korte termijn is bestudeerd, omdat we minder vooruitgang in de batterijtechnologie nodig hebben om dat punt te bereiken. Echter, we zien ook een niet-lineaire relatie tussen geproduceerde CO2-emissies en verbeteringen in hybride-elektrische voortstuwingsconcepten, waar de meest snelle proportionele reducties in koolstofemissies worden geproduceerd door verbeteringen op korte termijn in technologie, Ansell zei. "Het bereiken van de technologische verbeteringen voor een 50% hybride systeem heeft zeker een zeer lang tijdschema om op de markt te komen, bij lange na, omdat het volkomen onzeker is of en wanneer dat niveau van energiedichtheid van batterijen zal worden vervaardigd. Maar in ieder geval in de tussentijd zelfs kleine winsten in componenttechnologieën kunnen een groot verschil maken."

Wanneer zal technologie in staat zijn om een ​​batterij te vervaardigen die licht genoeg en toch krachtig genoeg is om een ​​commercieel vliegtuig te besturen?

Ansell speculeerde, "Misschien kunnen we in de komende 10 jaar een batterij hebben van 400 tot 600 wattuur per kilogram. Als we dat uitstippelen, de niveaus die we nodig hebben voor grotere hybridisatiefactoren, of zelfs volledig elektrische commerciële vliegtuigen, binnen 25 jaar mogelijk binnen handbereik zijn."

De studie, "Missieanalyse en emissies voor conventionele en hybride-elektrische commerciële transportvliegtuigen, " is geschreven door Gabrielle E. Wroblewski en Phillip J. Ansell. Het staat in de Journal of Aircraft .