Tại sao chúng ta không có máy bay điện?

Tại sao chúng ta không có máy bay điện?CC BY-NĐ

Xe điện, xe lửa, xe điện và thuyền đã tồn tại. Điều đó hợp lý dẫn đến câu hỏi: tại sao chúng ta không nhìn thấy máy bay điện lớn? Và chúng ta sẽ sớm gặp lại họ chứ?

Tại sao chúng ta có ô tô điện và xe lửa, nhưng ít máy bay điện? Lý do chính là nó đơn giản hơn nhiều để sửa đổi triệt để một chiếc xe hơi hoặc xe lửa, ngay cả khi chúng trông rất giống với các phương tiện nhiên liệu hóa thạch truyền thống ở bên ngoài.

Các phương tiện trên bộ có thể dễ dàng đối phó với khối lượng tăng thêm từ hệ thống lưu trữ điện hoặc động cơ điện, nhưng máy bay nhạy hơn nhiều.

Chẳng hạn, việc tăng khối lượng của ô tô lên bằng 35% dẫn đến việc tăng sử dụng năng lượng của 13-20%. Nhưng đối với một mặt phẳng, việc sử dụng năng lượng tỷ lệ thuận với khối lượng: tăng khối lượng của nó bằng 35% có nghĩa là nó cần thêm năng lượng 35% (tất cả những thứ khác đều bằng nhau).

Nhưng nó chỉ là một phần của câu chuyện. Máy bay cũng di chuyển xa hơn nhiều so với phương tiện mặt đất, điều đó có nghĩa là một chuyến bay đòi hỏi nhiều năng lượng hơn nhiều so với một chuyến đi đường bộ trung bình. Máy bay phải lưu trữ trên máy bay tất cả năng lượng cần thiết để di chuyển khối lượng của nó cho mỗi chuyến bay (không giống như một chuyến tàu được kết nối với lưới điện). Do đó, sử dụng một nguồn năng lượng nặng có nghĩa là cần nhiều năng lượng hơn cho một chuyến bay, điều này dẫn đến khối lượng tăng thêm, v.v.

Đối với một chiếc máy bay, khối lượng là rất quan trọng, đó là lý do tại sao các hãng hàng không nhanh chóng cân hành lý. Máy bay điện cần pin có đủ năng lượng cho mỗi kg pin, hoặc hình phạt hàng loạt có nghĩa là chúng chỉ đơn giản là không thể bay đường dài.

Máy bay tầm ngắn

Mặc dù vậy, máy bay điện đang ở phía chân trời - nhưng bạn sẽ không sớm thấy các 747 điện.

Các gói pin lithium ion tốt nhất hiện nay cung cấp khoảng 200 watt giờ (Wh) mỗi kg, khoảng 60 ít hơn nhiên liệu máy bay hiện tại. Loại pin này có thể cung cấp năng lượng cho những chiếc taxi điện nhỏ với tối đa bốn hành khách trong khoảng cách khoảng 100km. Đối với các chuyến đi dài hơn, các tế bào dày đặc năng lượng hơn là cần thiết.

Chẳng hạn, máy bay đi lại điện tầm ngắn có thể mang tới người 30 ít hơn 800km, đặc biệt yêu cầu giữa 750 và 2,000Wh / kg, đó là một số hàm lượng năng lượng của nhiên liệu phản lực dựa trên dầu hỏa. Ngay cả máy bay lớn hơn đòi hỏi pin ngày càng nhẹ hơn. Ví dụ, một chiếc máy bay chở hành khách 6 cho 17km tiêu thụ khoảng 140kg dầu hỏa cho mỗi hành khách. Với công nghệ pin hiện tại, gần như 1,500kg pin là cần thiết cho mỗi hành khách.

Để làm cho máy bay đi lại trong khu vực hoàn toàn bằng điện đòi hỏi phải giảm bốn đến mười lần trọng lượng pin. Tỷ lệ cải thiện năng lượng pin trong lịch sử lâu dài là khoảng 3-4% mỗi năm, tăng gấp đôi khoảng hai thập kỷ. Dựa trên sự tiếp nối của xu hướng lịch sử này, sự cải thiện gấp bốn lần cần thiết cho một máy bay đi lại hoàn toàn bằng điện có thể có khả năng đạt được vào khoảng giữa thế kỷ.

Mặc dù điều này có vẻ chờ đợi rất lâu, nhưng điều này phù hợp với thời gian thay đổi trong ngành hàng không cho cả vòng đời thiết kế cơ sở hạ tầng và máy bay. Một chiếc máy bay mới mất khoảng 5-10 để thiết kế, và sau đó sẽ duy trì hoạt động trong hai đến ba thập kỷ. Một số máy bay vẫn bay 50 năm sau chuyến bay đầu tiên của họ.

Đây là con lai

Điều này có nghĩa là bay đường dài sẽ luôn dựa vào nhiên liệu hóa thạch? Không cần thiết.

Trong khi máy bay lớn chạy điện hoàn toàn đòi hỏi một sự thay đổi lớn, chưa được phát minh trong việc lưu trữ năng lượng, có nhiều cách khác để giảm tác động môi trường của việc bay.

Máy bay hybrid điện kết hợp nhiên liệu với động cơ điện. Lớp máy bay này bao gồm thiết kế không có pin, trong đó hệ thống động cơ điện phục vụ để cải thiện hiệu quả lực đẩy, giảm lượng nhiên liệu cần thiết.

Máy bay lai điện có pin cũng đang được phát triển, trong đó pin có thể cung cấp thêm năng lượng trong các trường hợp cụ thể. Pin, ví dụ, có thể cung cấp cất cánh và hạ cánh sạch sẽ để giảm lượng khí thải gần các sân bay.

Máy bay điện cũng không phải là cách duy nhất để giảm lượng khí thải carbon trực tiếp khi bay. Nhiên liệu thay thế, như nhiên liệu sinh học và hydro, cũng đang được điều tra.

Nhiên liệu sinh học, là nhiên liệu có nguồn gốc từ thực vật hoặc tảo, lần đầu tiên được sử dụng trên một chuyến bay thương mại ở 2008 và một số hãng hàng không đã thực hiện thử nghiệm với họ Mặc dù không được áp dụng rộng rãi, nhưng nghiên cứu quan trọng hiện đang điều tra nhiên liệu sinh học bền vững không ảnh hưởng đến nguồn nước ngọt hoặc sản xuất thực phẩm.

Mặc dù nhiên liệu sinh học vẫn sản xuất CO₂, nhưng chúng không yêu cầu thay đổi đáng kể đối với cơ sở hạ tầng máy bay hoặc sân bay hiện có. Hydrogen, mặt khác, đòi hỏi phải thiết kế lại hoàn toàn cơ sở hạ tầng tiếp nhiên liệu của sân bay và cũng có tác động đáng kể đến thiết kế của chính máy bay.

Trong khi hydro rất nhẹ - hydro chứa năng lượng gấp ba lần mỗi kg hơn dầu hỏa - mật độ của nó rất thấp, ngay cả khi được lưu trữ dưới dạng chất lỏng ở -250 ℃. Điều này có nghĩa là nhiên liệu không còn có thể được lưu trữ trong cánh mà cần phải được chuyển đến các xe tăng tương đối nặng và cồng kềnh bên trong thân máy bay. Mặc dù có những hạn chế, các chuyến bay đường dài chạy bằng nhiên liệu hydro có thể tiêu thụ năng lượng ít hơn tới 12% so với dầu hỏa.

Giới thiệu về Tác giả

Dries Verstraete, Giảng viên cao cấp về Thiết kế và Động lực Không gian vũ trụ, Đại học Sydney

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

Giải ngân: Kế hoạch toàn diện nhất từng được đề xuất để đảo ngược sự nóng lên toàn cầu

của Paul Hawken và Tom Steyer
9780143130444Trước nỗi sợ hãi và sự thờ ơ lan rộng, một liên minh quốc tế gồm các nhà nghiên cứu, chuyên gia và nhà khoa học đã cùng nhau đưa ra một loạt các giải pháp thực tế và táo bạo cho biến đổi khí hậu. Một trăm kỹ thuật và thực hành được mô tả ở đây, một số người nổi tiếng; một số bạn có thể chưa bao giờ nghe nói Chúng bao gồm từ năng lượng sạch đến giáo dục các cô gái ở các nước thu nhập thấp hơn đến các hoạt động sử dụng đất kéo carbon ra khỏi không khí. Các giải pháp tồn tại, có hiệu quả kinh tế và các cộng đồng trên toàn thế giới hiện đang ban hành chúng với kỹ năng và quyết tâm. Có sẵn trên Amazon

Thiết kế các giải pháp khí hậu: Hướng dẫn chính sách cho năng lượng carbon thấp

của Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
1610919564Với những tác động của biến đổi khí hậu đã gây ra cho chúng ta, nhu cầu cắt giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính trên toàn cầu là không kém phần cấp bách. Đó là một thách thức khó khăn, nhưng các công nghệ và chiến lược để đáp ứng nó vẫn tồn tại ngày nay. Một bộ nhỏ các chính sách năng lượng, được thiết kế và thực hiện tốt, có thể đưa chúng ta vào con đường hướng tới một tương lai các-bon thấp. Hệ thống năng lượng rất lớn và phức tạp, vì vậy chính sách năng lượng phải được chú trọng và tiết kiệm chi phí. Phương pháp tiếp cận một kích thước phù hợp với tất cả đơn giản là sẽ không hoàn thành công việc. Các nhà hoạch định chính sách cần một nguồn lực rõ ràng, toàn diện để vạch ra các chính sách năng lượng sẽ có tác động lớn nhất đến tương lai khí hậu của chúng ta và mô tả cách thiết kế tốt các chính sách này. Có sẵn trên Amazon

Đây Changes Everything: Chủ nghĩa tư bản vs khí hậu

bởi Naomi Klein
1451697392In Đây Changes Everything Naomi Klein lập luận rằng biến đổi khí hậu không chỉ là vấn đề khác được nộp gọn gàng giữa thuế và chăm sóc sức khỏe. Đó là một báo động kêu gọi chúng tôi sửa chữa một hệ thống kinh tế đã làm chúng tôi thất bại theo nhiều cách. Klein xây dựng một cách tỉ mỉ trường hợp làm thế nào để giảm lượng khí thải nhà kính một cách ồ ạt là cơ hội tốt nhất của chúng tôi để đồng thời giảm bất bình đẳng, tưởng tượng lại các nền dân chủ bị phá vỡ của chúng tôi và xây dựng lại nền kinh tế địa phương bị cắt đứt. Cô vạch trần sự tuyệt vọng về ý thức hệ của những người từ chối biến đổi khí hậu, những ảo tưởng lộn xộn của những người theo chủ nghĩa địa lý và sự thất bại bi thảm của quá nhiều sáng kiến ​​xanh chính thống. Và cô ấy chứng minh chính xác lý do tại sao thị trường không khắc phục được và không thể khắc phục khủng hoảng khí hậu mà thay vào đó sẽ làm mọi thứ tồi tệ hơn, với các phương pháp khai thác cực kỳ nghiêm trọng và gây tổn hại về mặt sinh thái, kèm theo chủ nghĩa tư bản thảm họa tràn lan. Có sẵn trên Amazon

Từ Nhà xuất bản:
Mua hàng trên Amazon để giảm chi phí mang lại cho bạn InsideSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ClimateImpactNews.com miễn phí và không có nhà quảng cáo theo dõi thói quen duyệt web của bạn. Ngay cả khi bạn nhấp vào một liên kết nhưng không mua các sản phẩm được chọn này, bất kỳ thứ gì khác bạn mua trong cùng một lượt truy cập trên Amazon đều trả cho chúng tôi một khoản hoa hồng nhỏ. Không có chi phí bổ sung cho bạn, vì vậy hãy đóng góp cho nỗ lực. Bạn cũng có thể sử dụng liên kết này sử dụng cho Amazon bất cứ lúc nào để bạn có thể giúp hỗ trợ những nỗ lực của chúng tôi.

 

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

theo dõi Nội bộ trên

icon facebookicon twitterbiểu tượng youtubebiểu tượng instagrambiểu tượng pintrestbiểu tượng rss

 Nhận tin mới nhất qua email

Tạp chí hàng tuần Cảm hứng hàng ngày

NHỮNG VIDEO MỚI NHẤT

Cuộc di cư khí hậu vĩ đại đã bắt đầu
Cuộc di cư khí hậu vĩ đại đã bắt đầu
by super User
Cuộc khủng hoảng khí hậu đang buộc hàng nghìn người trên thế giới phải chạy trốn khi nhà cửa của họ ngày càng trở nên không thể ở được.
Kỷ băng hà cuối cùng cho chúng ta biết lý do tại sao chúng ta cần quan tâm đến sự thay đổi nhiệt độ 2oC
Kỷ băng hà cuối cùng cho chúng ta biết lý do tại sao chúng ta cần quan tâm đến sự thay đổi nhiệt độ 2oC
by Alan N Williams và cộng sự
Báo cáo mới nhất từ ​​Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) tuyên bố rằng không có sự sụt giảm đáng kể
Trái đất đã tồn tại được môi trường sống trong hàng tỷ năm - Chính xác là chúng ta đã may mắn đến mức nào?
Trái đất đã tồn tại được môi trường sống trong hàng tỷ năm - Chính xác là chúng ta đã may mắn đến mức nào?
by toby tyrrell
Phải mất 3 hoặc 4 tỷ năm tiến hóa để tạo ra Homo sapiens. Nếu khí hậu hoàn toàn thất bại chỉ một lần trong đó…
Lập bản đồ thời tiết 12,000 năm trước có thể giúp dự đoán biến đổi khí hậu trong tương lai như thế nào
Lập bản đồ thời tiết 12,000 năm trước có thể giúp dự đoán biến đổi khí hậu trong tương lai như thế nào
by Brice Rea
Sự kết thúc của kỷ băng hà cuối cùng, khoảng 12,000 năm trước, được đặc trưng bởi một giai đoạn lạnh cuối cùng được gọi là Younger Dryas.…
Biển Caspi sẽ giảm 9 mét hoặc hơn thế kỷ này
Biển Caspi sẽ giảm 9 mét hoặc hơn thế kỷ này
by Frank Wesselingh và Matteo Lattuada
Hãy tưởng tượng bạn đang ở trên bờ biển, nhìn ra biển. Trước mặt bạn là 100 mét cát cằn cỗi trông giống như một…
Sao Kim giống Trái đất hơn, nhưng biến đổi khí hậu khiến nó không thể ở được
Sao Kim giống Trái đất hơn, nhưng biến đổi khí hậu khiến nó không thể ở được
by Richard Ernst
Chúng ta có thể học được nhiều điều về biến đổi khí hậu từ Sao Kim, hành tinh chị em của chúng ta. Sao Kim hiện có nhiệt độ bề mặt là…
Năm sự hoài nghi về khí hậu: Khóa học về sự cố trong thông tin sai lệch về khí hậu
Năm sự hoài nghi về khí hậu: Khóa học về sự cố trong thông tin sai lệch về khí hậu
by John Cook
Video này là một khóa học về thông tin sai lệch về khí hậu, tóm tắt các lập luận chính được sử dụng để gây nghi ngờ về thực tế…
Bắc Cực đã không ấm thế này trong 3 triệu năm và điều đó có nghĩa là những thay đổi lớn đối với hành tinh
Bắc Cực đã không ấm thế này trong 3 triệu năm và điều đó có nghĩa là những thay đổi lớn đối với hành tinh
by Julie Brigham-Grette và Steve Petsch
Hàng năm, lượng băng biển bao phủ ở Bắc Băng Dương giảm xuống mức thấp vào giữa tháng 1.44. Năm nay, nó chỉ đo được XNUMX…

BÀI VIẾT MỚI NHẤT

năng lượng xanh2 3
Bốn cơ hội về hydro xanh cho vùng Trung Tây
by Christian Tae
Để ngăn chặn một cuộc khủng hoảng khí hậu, Trung Tây, giống như phần còn lại của đất nước, sẽ cần phải khử cacbon hoàn toàn nền kinh tế của mình bằng cách…
ug83qrfw
Rào cản chính đối với nhu cầu đáp ứng nhu cầu cần kết thúc
by John Moore, Trên Trái đất
Nếu các cơ quan quản lý liên bang làm đúng, khách hàng sử dụng điện trên khắp Trung Tây có thể sớm kiếm được tiền trong khi…
cây để trồng cho khí hậu2
Trồng những cây này để cải thiện cuộc sống thành phố
by Mike Williams-Rice
Một nghiên cứu mới xác định cây sồi sống và cây sung Mỹ là những nhà vô địch trong số 17 “siêu cây” sẽ giúp tạo ra các thành phố…
đáy biển phía bắc
Tại sao chúng ta phải hiểu địa chất đáy biển để khai thác gió
by Natasha Barlow, Phó Giáo sư về Thay đổi Môi trường Đệ tứ, Đại học Leeds
Đối với bất kỳ quốc gia nào được thiên nhiên ưu đãi dễ dàng tiếp cận Biển Bắc cạn và nhiều gió, gió ngoài khơi sẽ là chìa khóa để đáp ứng mạng lưới…
3 bài học về cháy rừng cho các thị trấn trong rừng khi Dixie Fire phá hủy lịch sử Greenville, California
3 bài học về cháy rừng cho các thị trấn trong rừng khi Dixie Fire phá hủy lịch sử Greenville, California
by Bart Johnson, Giáo sư Kiến trúc Cảnh quan, Đại học Oregon
Một đám cháy rừng bùng cháy trong khu rừng núi khô nóng quét qua thị trấn Cơn sốt vàng ở Greenville, California, vào ngày 4 tháng XNUMX,…
Trung Quốc có thể đáp ứng các mục tiêu về năng lượng và khí hậu Giới hạn năng lượng than
Trung Quốc có thể đáp ứng các mục tiêu về năng lượng và khí hậu Giới hạn năng lượng than
by Alvin Lin
Tại Hội nghị thượng đỉnh về khí hậu của Nhà lãnh đạo vào tháng XNUMX, Tập Cận Bình cam kết rằng Trung Quốc sẽ “kiểm soát chặt chẽ nhiệt điện than…
Nước trong xanh bao quanh bởi cỏ trắng chết chóc
Bản đồ theo dõi 30 năm tuyết tan khắc nghiệt trên khắp Hoa Kỳ
by Mikayla Mace-Arizona
Một bản đồ mới về các hiện tượng tuyết tan khắc nghiệt trong 30 năm qua làm rõ các quá trình thúc đẩy quá trình tan chảy nhanh chóng.
Một chiếc máy bay thả chất chống cháy đỏ vào đám cháy rừng khi các nhân viên cứu hỏa đậu dọc con đường nhìn lên bầu trời màu cam
Mô hình dự đoán đợt cháy rừng kéo dài 10 năm, sau đó suy giảm dần
by Hannah Hickey-U. Hoa Thịnh Đốn
Nhìn vào tương lai dài hạn của cháy rừng dự đoán một đợt bùng phát cháy rừng ban đầu kéo dài khoảng một thập kỷ,…

 Nhận tin mới nhất qua email

Tạp chí hàng tuần Cảm hứng hàng ngày

Thái độ mới - Khả năng mới

Nội địa.comClimateImpactNews.com | Nội điện.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | Thị trường nội địa
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf Publications. Tất cả các quyền.