Микро-гибридизация – следующий шаг в области электрификации полетов?

Декарбонизация полетов потребует целого ряда решений, в том числе внедрения новых видов топлива и инновационных технологий. Некоторые из них приведут к фундаментальным изменениям, в то время как другие усовершенствуют существующие процессы. Карим Мокаддем, глава направления электрификации в Airbus, рассказал о том, какие преимущества гибридная электрическая энергия представляет для авиации. Электрификация полетов как явление в последние годы стало развиваться значительно быстрее, начиная с разработки электрических летательных аппаратов вертикального взлета и посадки (eVTOL) и заканчивая небольшими самолетами, вместимостью до девяти пассажиров. При этом следует отметить, что технологический переход к использованию этих решений в сфере коммерческой авиации происходил медленнее, чем предполагалось. «Ветеран» автомобильной промышленности, Карим Мокаддем был непосредственным свидетелем стремительного прогресса последних лет в области аккумуляторного питания. Авиационной промышленности придется решить определенные задачи, однако, как отмечает г-н Моккадем, сейчас самое время для гибридно-электрических инноваций, которые, несомненно, повлияют как на эксплуатацию коммерческих самолетов, так и на многие другие сферы жизни. 5 вопросов Кариму Мокаддему, главе направления электрификации в Airbus Значительные достижения в области аккумуляторных технологий в последние годы стали катализатором быстрого распространения электромобилей. По какой причине то же самое не произошло с самолетами? Сегодня литий-ионные аккумуляторы просто не способны обеспечить такую энергоемкость, как другие типы двигателей. Другими словами, у них недостаточно удельной энергии по сравнению с тем же керосином. Чтобы сделать электрический самолет мощнее, нам надо использовать больше аккумуляторов, а это само собой приведет к увеличению весовых характеристик. Как вы знаете, в авиации дополнительный вес является серьезным препятствием на пути практической реализации любого проекта. С автомобилями все просто: их размеры меньше, они легче и к тому же не летают, так что им требуется гораздо меньше энергии. В конце концов, автомобили при рекуперативном торможении возвращают часть затраченной энергии. Что касается авиации – пока что не удалось найти аналогичный идеальный баланс между массой, затрачиваемой энергией и мощностью для коммерческих самолетов, таких, как, например, А320. Тем не менее, аккумуляторы как явление доказали свою высокую эффективность для небольших электрических самолетов следующего поколения, особенно в сфере городской аэромобильности: например, в проектах Vahana и CityAirbus. То есть, мы все еще можем говорить о возможности электрификации в коммерческой авиации? Конечно! До тех пор, пока мы не решим задачу удельной энергоемкости силовой установки, электрические аккумуляторы могут играть вспомогательную роль и использоваться, например, для снижения выбросов диоксида углерода в ходе эксплуатации самолета. Это явление мы называем микро-гибридизацией. Вместо того чтобы всецело полагаться на двигатели, использующие внутреннее сгорание как на единственный источник энергии для самолета, мы можем применять небольшие аккумуляторы, дабы обеспечить электроэнергией часть бортовых систем и облегчить работу двигателя при выполнении определенных задач. В каких областях применения микро-гибридизация может принести наибольшую пользу? В ближайшей перспективе она больше всего подойдет для питания систем, которые не вовлечены в обеспечение движения ВС – например, кондиционирование воздуха, повышение давления в кабине, бортовая связь, управление полетом и шасси. Вместе с этим, мы можем использовать микро-гибридизацию для обеспечения определенных функций двигателя на земле и даже в воздухе. В настоящее время коммерческая авиация полагается на вспомогательную силовую установку – небольшую газовую турбину, которая используется для подачи энергии и запуска основных двигателей. Электрические аккумуляторы могли бы позволить решить эту задачу более экологичным и экономичным образом. И пока существующие технологии электрических аккумуляторов не обеспечивают необходимого соотношения удельной мощности для выполнения активных операций, таких как взлет и крейсерский полет – мы можем использовать электроэнергию для поддержки тепловых двигателей во время руления и снижения. В чем основные преимущества электрификации ряда функций воздушного судна? Замена источника питания некоторых процессов на электрический аккумулятор вместо энергии теплового двигателя позволит сократить уровень выбросов в атмосферу за счет отсутствия необходимости сжигать топливо. По нашим оценкам, микро-гибридизация поможет снизить воздействие на окружающую среду от эксплуатации самолета на 1-6%. Для вертолетов этот показатель может достигать 10%. Вместе с этим электрические системы, как правило, проще в обслуживании, чем механические, что является еще одним немаловажным преимуществом. Наконец, микро-гибридизация поспособствует созданию автономных летательных средств и систем связи, роль которых в будущем возрастет. Может ли микро-гибридизация применяться где-то помимо коммерческих самолетов? Да, например, на вертолетах. За счет того, что они меньше и легче, чем самолеты, существует значительный потенциал для эффективного использования аккумуляторной электроэнергии именно на винтокрылых машинах. Например, работа одного из двух двигателей вертолета на электротяге позволит снизить расход топлива на 15-25%. Airbus стремится сделать возможным использование микро-гибридизации по всей линейке своей продукции. Аккумуляторные технологии быстро развиваются, поэтому главная задача сегодня в том, чтобы правильно настроить архитектуру. Сделав это, мы облегчим себе работу в условиях дальнейшего совершенствования этих технологий.