電動“大鵬”振翅欲高飛

◎本報記者 劉 霞

電動飛機是指依靠電動機而非內燃機驅動的飛機，包括純電動飛機和混合動力飛機。澳大利亞對話網站在近日的報道中指出，電動飛機可能聽起來很有未來感，但它們距離我們並沒有那麼遙遠，至少就短途飛行而言。

蓄勢待發

由斯洛文尼亞蝙蝠飛機公司製造的取得歐洲航空安全局（EASA）頒發適航證的雙座“韋利斯”全電動輕型飛機已經悄然在歐洲上空掠過。據外媒報道，今年9月初，冰島總統和總理登上了“韋利斯”，成為冰島第一批乘坐電動飛機的乘客。此外，據俄羅斯衞星通訊社2019年12月報道，加拿大哈伯水上飛機公司發佈消息表示，世界上首架全電動商用飛機12月10日在不列顛哥倫比亞省完成了測試飛行。

更大型的電動飛機即將到來！加拿大航空公司今年9月15日宣佈，將從瑞典哈特電動飛機公司購買30架混合動力支線飛機。哈特公司預計，將在2028年前推出30座的支線混合動力飛機ES-30。ES-30設計為依靠電池和備用混合渦輪發電機組合運行，以目前的電池技術，在全電驅動下可以飛行200公里，使用混合動力，其航程將擴展到400公里。據悉，加拿大航空公司和美國聯合航空公司已從哈特飛機公司訂購了這款飛機。

美國國家可再生能源實驗室的分析人士指出，首款50—70座的混合動力通勤飛機可能在2028年之後問世。在本世紀30年代，電動航空可能會真正起飛。

優勢多多

這對控制氣候變化很重要。目前全球約3%的碳排放來自航空業，隨着人口增長，預計將有更多乘客和航班。到2050年，航空業產生的二氧化碳排放量可能是新冠疫情前的3—5倍。國際民用航空組織的長期目標是，到2050年，航空業二氧化碳淨排放量與2005年相比減少50%。實現這一目標需要混合使用不同的技術，包括電動飛機，並對其不斷進行優化。

而且，飛機在跑道上滑行時僅使用電力，也能節省大量燃油並減少機場的本地碳排放。使用混合動力電動飛機，航空公司還可以更多地利用支線機場，降低擁堵，減少更大型飛機在跑道上的空轉時間。

有鑑於電動飛機在節能減排方面的優勢，多國政府也開始支持其發展。2020年12月，冰島政府宣佈計劃在2030年實現國內航班零排放，為此將積極推動電動飛機運營。無獨有偶，瑞典政府和挪威政府也分別宣佈，將於2030年和2040年實現國內航班全部零排放，計劃對電動飛機初期運營提供財政補貼。

最大問題

飛機是最複雜的交通工具之一，而要讓其電動化，最大的問題是電池重量。

如果想完全依靠現有電池驅動一架波音737客機，就必須撤下所有乘客和貨物，用電池把騰出的空間填滿，但這樣飛行也只能飛行不到1個小時。每單位質量航空燃油的儲能大約是電池的50倍，為縮小這一差距，要麼讓鋰電池更輕，要麼開發儲能更高的新電池。儘管科學家們正在殫精竭慮地研究新型電池，但尚未準備好用於飛機。

密歇根大學航空航天工程師兼助理教授哥卡因·聖納爾表示，混合動力飛機或許可解燃眉之急：使用混合動力推進系統，可以在大型客機上用電池替代一部分燃油。混合動力技術是大型噴氣式飛機的中期選擇，但對支線飛機來説是近期解決方案。科學家們希望，2030年至2035年期間，在小型支線飛機上實現這一點。

聖納爾表示，短期內人們會越來越多地使用可持續航空燃料（SAF）。目前，科學家們已經開始用玉米、油籽、藻類和其他脂肪製成可持續航空燃料，這種燃料可以將飛機的二氧化碳排放量減少80%左右，但供應量有限。第二種選擇是使用合成可持續航空燃料，包括從空氣或其他工業過程中捕獲碳，將得到的碳與氫合成。但這一過程複雜而昂貴，目前還沒有實現大規模生產。

氫會成為航空業的一種選擇嗎？對此，聖納爾解釋説，在飛機上使用氫有兩種方法：要麼代替發動機中的常規噴氣燃料；要麼與氧氣結合為氫燃料電池供電，然後由氫燃料電池為飛機供電。問題在於氫氣會佔據大量空間，為此工程師們正在尋找解決辦法，比如將其冷卻為液體儲存，然後作為氣體燃燒。但其仍然會比噴氣燃料佔用更多空間，而且儲氣罐很重，因此如何在飛機上儲存、處理或分配氫仍在研究之中。

例如，空中客車公司正在利用A380平台上的改進型燃氣輪機發動機開展大量氫燃燒實驗，計劃到2025年擁有成熟的技術。澳大利亞雷克斯航空公司預計將在未來幾年開始測試一架34座氫能飛機，用於短距離飛行。氫有望成為可持續航空的關鍵技術之一。

人們也期待着，隨着技術的不斷進步，電動飛機這隻“大鵬”一日同風起，扶搖直上九萬里！