Спустя более 10 лет после начала электромобильного «хайпа» у него, похоже, намечается продолжение – идея электрификации авиации. Переход к электрической тяге в авиации многим покажется утопией, но некоторые специалисты думают иначе. Профессор материаловедения из Массачусетского Технологического Института Иет Мин Чанг и его коллеги разрабатывают электрические батареи для самолета на гибридной (электрической и традиционной) тяге. Он и его коллеги используют нетрадиционный подход, изменяя не химический состав батарей, а влияя на их структуру. Применяя магнитные силы для выпрямления молекулярной структуры, они позволяют ионам лития перемещаться по электродам значительно быстрее.

Этот может открыть новую сферу: удовлетворение огромных энергетических потребностей пассажирского самолета при взлете. Если эту идею удастся осуществить, региональные авиалинии смогут перейти на электрическую тягу,  а это – большой вклад в дело сокращения выбросов парниковых газов. Устранение выбросов парниковых газов от самолетов - одна из самых сложных проблем. Воздушные перевозки дают около 2% глобальных выбросов углекислого газа и являются одним из наиболее быстрорастущих источников выбросов парниковых газов. На сегодня пока нет хороших альтернатив авиатопливу, потому что батареи, питающие электрические автомобили, все еще слишком дороги, тяжелы и плохо подходят для авиации.

Тем не менее, идея электрификации авиации встретила понимание даже среди корпоративных гигантов. Более десятка компаний, в том числе Uber, Airbus и Boeing, уже изучают возможность электрификации небольших самолетов, пытаясь создать нечто вроде летающего такси, которое смогло бы преодолевать расстояния до 150 миль (160 км). Они надеются, что эти одно- или двухместные пассажирские транспортные средства, в большинстве случаев похожие на маленькие самолеты с вертикальным взлетом и посадкой, могут сокращать время на дорогу и сокращать выбросы выхлопных газов. Но это будет выгодно только богатым, поскольку в значительной степени заменит автомобильные поездки, и не потеснит привычную нам авиацию.

Чианг и его партнеры нацелены на большее. План состоит в разработке батареи, которая могла бы поднять самолет на 12 человек с дальностью полета в 400 миль (650 км), чего достаточно для полетов, например, из Сан-Франциско в Лос-Анджелес или из Нью-Йорка в Вашингтон. На втором этапе они надеются создать электрический самолет, способный перевозить уже 50 человек на то же расстояние. Такие самолеты будут по-прежнему оснащены двигателем внутреннего сгорания и нести топливо. Но топливо будет в основном находиться на борту, чтобы достичь «резервных требований» Федерального авиационного управления США в отношении безопасности, в соответствии с которым воздушное судно должно перевозить достаточно топлива для посадки в аэропорту в 200 милях (322 километра) от предполагаемого пункта назначения. При обычном полете самолеты не будут использовать это топливо.

Привлекательность проекта очевидна: чем лучше батареи будут удовлетворять потребности авиации, тем больше рынок, на который потенциально могут попасть гибридные или электрические самолеты. В прошлом году компания объявила о планах по запуску линии гибридных самолетов, способных перевозить до 12 пассажиров уже в 2022 году.

В этом направлении работает и компания Zunum.  Для начала она намерена оборудовать самолет гибридной силовой установкой с газовой турбиной и двумя аккумуляторными батареями. Это позволит пролететь около 700 миль (более 1100 км), а также полностью электрическую версию с тремя аккумуляторными батареями и дальностью действия менее 200 миль. Но, самое главное, самолет должен давать возможность со временем отключать эти модули, что позволит их модернизировать, или перейти от гибридной тяги к полностью электрической.
Компания Zunum уже обеспечила себе финансирование от Boeing, JetBlue и Фонда чистой энергии штата Вашингтон. JetSuite, чартерная компания, работающая в Далласе, готова купить до 100 таких самолетов. Другие стартапы, в том числе Eviation Aircraft и Wright Electric, также работают над созданием небольших электрических самолетов для полетов в пригородах.

По данным Бюро статистики транспорта США, самолеты редко используются для региональных полетов, и полеты на расстояние до 500 миль составляют менее 1% полетов. Более короткие полеты невыгодны, так как большая часть топлива сгорает при взлете и посадке. Главный исполнительный директор Zunum Ашиш Кумар, ранее работавший в Microsoft и Google, полагает, что гибридные самолеты могут изменить эти привычки - во многом путем сокращения стоимости топлива и, в свою очередь, тарифов.

Поскольку возможности электрических батарей постоянно улучшаются, гибридные и электрические самолеты могут захватить значительную часть рынка авиаперевозок. Согласно прогнозам Кумара, гибридные самолеты смогут летать на расстояния до 2,5 тысяч километров, а это 82% авиатрафика.

В 2016 году в статье, опубликованной в «Nature Energy» Чанг, исследователь Массачусетского технологического института Джонатан Сандер и его коллеги показали, что смешивание магнитных наночастиц в материалах электродов и применение слабого магнитного поля помогли вдвое повысить скорость, с которой разряжаются батареи, сохраняя при этом плотность энергии. Пока такие батареи еще не созданы, и еще предстоит выяснить, насколько этот подход будет работать. Разумеется, есть и скептики, сомневающиеся в его плодотворности.  Однако энтузиасты упорно работают над своими батареями, которые в любом случае, будут востребованы.

Американцев подгоняют и конкуренты. Недавно власти Дубая заявили, что планируют использовать беспилотные воздушные такси китайского производства. У беспилотного летательного аппарата EHang 184 (на фото) всего четыре небольших пропеллера. Он  способен перевозить одного пассажира - весом до 100 килограммов, и немного багажа. Скорость - до 160 километров в час, а дальность полета до 50 километров.

Вероятно, что одноместный аппарат, лишенный крыльев, это неоптимальное решение. Возможно, что для реализации идеи электрических самолетов потребуетсяне только разработка новых батарей, но и модернизация самой авионики, вплоть до изменения формы фюзеляжа. Ясно одно: мир авиации ждет перемен, и главное - стремится к ним.

А.Маклаков