Una volta scherzo, gli aeroplani a batteria si stanno avvicinando alla realtà

Lo scorso mese Siemens e EADS ha dimostrato un nuovo veicolo a gas-elettrico in grado di trasportare due persone e i loro bagagli per 900 chilometri, all'incirca la distanza da New York a Detroit, tra i rifornimenti e le ricariche. Il prototipo non era un'auto, ma un piccolo aereo a due posti.

Ibrido volante: Questo aereo elettrico a gas a due posti potrebbe essere il primo di molti a prendere il volo.

Il piano ibrido è simile al Chevrolet Volt in quanto si basa su un motore elettrico e utilizza un motore a gas come backup. L'aereo eguaglia le prestazioni di alcuni aerei privati ​​già presenti sul mercato, ma ha due vantaggi distinti: è straordinariamente silenzioso e consuma circa il 25% in meno di carburante.

Il risultato presagisce quello che probabilmente sarà un grande cambiamento verso la propulsione ibrida negli aeroplani. Diverse grandi aziende immaginano un futuro in cui gli aeroplani si affidano almeno in parte alla propulsione elettrica. Sebbene la tecnologia verrà inizialmente applicata a piccoli aerei, alla fine potrebbe aiutare a ridurre il rumore e le emissioni degli aerei di linea.

Entro questo decennio, vedremo sicuramente l'ingresso sul mercato di velivoli elettrici ibridi, afferma Frank Anton , che dirige le attività di velivoli ibridi presso Siemens. Gli aerei ibridi a quattro posti sono probabilmente entro quel lasso di tempo, dice, ma sono possibili anche 19 posti prima della fine del decennio. Anton prevede che alla fine vedremo aerei ibridi da 100 passeggeri che consumano la metà del carburante degli aeroplani di oggi.

Boeing sta facendo un ulteriore passo avanti con un concetto per aerei ibridi delle dimensioni di 737, che possono ospitare più di 150 passeggeri, anche se è improbabile che entreranno in servizio prima del 2030. EADS, la società madre di Airbus, ha anche sviluppato un design concettuale per gli aerei passeggeri che volano esclusivamente a energia elettrica, sebbene la portata di questi aerei sarebbe limitata.

Testa del motore: Il nuovo aereo è il primo ad avere una trasmissione ibrida.

Alcuni anni fa, l'idea di far volare un aereo a batterie era uno scherzo, dice Marty Bradley , uno dei principali ricercatori per concetti avanzati di aeromobili presso Boeing Research and Technology. Mentre le batterie e i motori elettrici sono efficienti e silenziosi, le batterie tendono ad essere grandi e pesanti, immagazzinando molta meno energia rispetto ai combustibili liquidi.

Sono cambiate due cose. La quantità di energia che le batterie possono immagazzinare sta migliorando costantemente e sembra probabile che continui man mano che vengono sviluppate per l'uso nell'elettronica portatile e nei veicoli elettrici, afferma Bradley. Nel frattempo, le tecnologie necessarie per integrare batterie e motori elettrici con i motori convenzionali stanno diventando più piccole, più leggere e più efficienti. Siemens ha dimostrato una versione precedente del suo aereo ibrido nel 2011, ma era troppo pesante per essere pratico. Per il nuovo aereo, Siemens ha ridotto il peso del motore elettrico, dell'elettronica di potenza e degli ingranaggi di 100 chilogrammi per portare la sua capacità di carico e passeggeri al livello di piccoli aerei di dimensioni simili.

Negli aeroplani, un design ibrido elettrico migliora l'efficienza principalmente rendendo possibile l'uso di un motore a gas relativamente piccolo progettato per funzionare alla sua massima efficienza a velocità di crociera. La batteria e il motore elettrico forniscono la potenza extra necessaria per il decollo e la salita. Le batterie consentono anche di recuperare energia durante la discesa allo stesso modo in cui le auto ibride catturano energia durante la frenata (le eliche fanno girare un generatore). E, man mano che le batterie migliorano, forniranno sempre più energia a bordo.

I motori elettrici conferiscono altri vantaggi. Possono essere montati in luoghi insoliti su un aereo, che possono essere utilizzati per migliorare l'aerodinamica. Possono anche essere guidati: inclinati verso l'alto, ad esempio, durante il decollo per far decollare un aereo più velocemente. In volo, il motore potrebbe essere puntato a sinistra oa destra per guidare l'aereo, eliminando la necessità di un timone. Queste modifiche al design, insieme all'efficienza della propulsione ibrida, potrebbero aiutare a ridurre della metà il consumo di carburante, afferma (vedi 'Hybrid Wing' utilizza metà del carburante di un aereo standard).

La velocità con cui viene adottata la propulsione elettrica dipende principalmente dallo sviluppo delle batterie. I piani per aeroplani elettrici di EADS richiedono una batteria in grado di immagazzinare 1.000 wattora per chilogrammo, che è circa cinque volte più energia di una tipica batteria agli ioni di litio. Le nuove sostanze chimiche delle batterie come il litio-aria e il litio-zolfo potrebbero fornire più capacità, ma rimangono alcune grandi sfide (vedi Le nanostrutture aumentano la durata della batteria di cinque volte e oltre agli ioni di litio: ARPA-E scommette su un nuovo accumulo di energia). Bradley prevede che gli aerei completamente elettrici saranno limitati a 1.600 chilometri fino a dopo il 2050.

Per gli aerei più grandi, la propulsione elettrica potrebbe essere utilizzata per aiutare a far girare i grandi turbofan sulla parte anteriore di un motore a reazione. La prima applicazione della propulsione elettrica per aerei di grandi dimensioni sarà per il rullaggio, consentendo agli aerei di risparmiare carburante a terra, afferma.

Quindi per i prossimi anni la tecnologia ibrida sarà limitata ai piccoli aerei. Un vantaggio a breve termine della tecnologia è che i piccoli aeroporti (che si trovano spesso vicino alle aree residenziali) saranno più silenziosi, afferma Jean Koster , professore di scienze di ingegneria aerospaziale presso l'Università del Colorado a Boulder, che ha fondato un'azienda per commercializzare un cambio più compatto per combinare gas ed energia elettrica. I progetti ibridi potrebbero anche porre fine a una delle ultime resistenze di carburante che contiene piombo: i piccoli aeroplani con motori ad alta compressione richiedono ancora additivi al piombo. In effetti, il boost della batteria potrebbe consentire di utilizzare gli stessi motori a gas utilizzati nelle auto ibride.

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