इलेक्ट्रिक प्लान यहां हैं - लेकिन वे फ्लाइंग की कार्बन समस्या का समाधान नहीं करेंगे

इलेक्ट्रिक प्लान्स यहां हैं - लेकिन वे फ्लाइंग के कोएक्सएनयूएमएक्स समस्या को हल नहीं करेंगे
इविएशन का एलिस प्रोटोटाइप। इयान लैंग्सडन / EPA

ब्रिटेन सरकार की योजना नए पारंपरिक पेट्रोल और डीजल कारों की बिक्री पर प्रतिबंध लगाने की है 2040 द्वारा। स्पष्ट रूप से यह योजना सभी नागरिकों के लिए है कि वे इलेक्ट्रिक या हाइब्रिड-इलेक्ट्रिक कार चलाएं, या - अभी भी बेहतर - सवारी साइकिल। लेकिन विद्युतीकरण से यात्री परिवहन के उस अन्य कार्बन-गहन रूप से उत्सर्जन में कटौती करने में मदद मिलती है, उड़ान?

यह एक जटिल प्रश्न है और जहां आकार मायने रखता है। छोटे विमानों को बिजली से चलाना संभव है। वास्तव में कई कंपनियां पहले से ही छोटे इलेक्ट्रिक विमान विकसित कर रही हैं और वे बाजार में आ सकते हैं अगले कुछ साल.

लेकिन बड़े विमानों के लिए हम सभी अधिक बार उपयोग करते हैं यह जल्द ही कभी भी होने की संभावना नहीं है। समस्या प्रणोदन तकनीक नहीं बल्कि ऊर्जा भंडारण है। जेट ईंधन में वर्तमान में उपलब्ध सबसे उन्नत लिथियम-आयन बैटरी की तुलना में प्रति किलोग्राम 30 गुना अधिक ऊर्जा होती है।

दुनिया का सबसे बड़ा यात्री विमान, एयरबस A380, 600 यात्रियों 15,000 किलोमीटर को एक ही उड़ान में उड़ा सकता है। लेकिन, मेरी गणना के अनुसार, बैटरी के साथ यह केवल 1,000 किलोमीटर से अधिक की उड़ान भर सकता है। यहां तक ​​कि अगर सभी यात्रियों और कार्गो को बैटरी से बदल दिया गया, तो भी रेंज कम होगी तो एक्सएनयूएमएक्स किलोमीटर। अपनी वर्तमान सीमा को बनाए रखने के लिए, विमान को अपने वर्तमान ईंधन सेवन की तुलना में 2,000 से अधिक बार वजन वाली बैटरी की आवश्यकता होगी, जिसका अर्थ है कि यह जमीन से कभी नहीं निकलेगी।

यह व्यापार बंद लंबी दौड़ वाली उड़ानों के लिए विशेष रूप से खराब है क्योंकि ईंधन टेक-ऑफ पर विमान के वजन का आधा हिस्सा बनाता है। क्या अधिक है, एक पारंपरिक विमान हल्का हो जाता है जैसे कि ईंधन का सेवन किया जाता है, लेकिन एक इलेक्ट्रिक विमान को पूरी उड़ान के लिए एक ही बैटरी भार वहन करना होगा। जैसा कि मैंने कहा, आकार मायने रखता है।

पांच से दस-सीट वाले हल्के विमानों के लिए, ईंधन से विमान के वजन के 10% तक 20% होने की संभावना है। बस बैटरी के लिए ईंधन की अदला-बदली से अभी भी उस दूरी को कम किया जा सकता है जो विमान एक अव्यवहारिक राशि से उड़ सकता है। लेकिन अतिरिक्त बैटरी वाले दो या तीन यात्रियों की जगह 500 किलोमीटर की एक ईंधन-संचालित सीमा की तुलना में एक्सएनयूएमएक्स किलोमीटर की सीमा को एक्सएनयूएमएक्स किलोमीटर की सीमा प्रदान करेगा।

पहला कमर्शियल मॉडल

हालांकि, एक और विकल्प हो सकता है। इजरायली फर्म Eviation हाल ही में एक प्रोटोटाइप संस्करण से पता चला है कि यह दावा करता है कि यह दुनिया का पहला वाणिज्यिक ऑल-इलेक्ट्रिक यात्री विमान होगा। ऐलिस नाम का यह विमान बैटरी के लिए सिर्फ जेट ईंधन की अदला-बदली नहीं करता है, बल्कि पूरी तरह से नई डिजाइन अवधारणा है जो प्रोपल्शन सिस्टम को एयरफ्रेम में एकीकृत करने के तरीके में सुधार करता है। 1,000km की एक सीमा के साथ नौ यात्रियों को ले जाने पर, ऐलिस को 2022 में सेवा में प्रवेश करने की उम्मीद है।


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ऐलिस छोटी, क्षेत्रीय यात्रा के लिए एक व्यावहारिक विकल्प हो सकता है लेकिन अधिकांश अनुसूचित यात्री उड़ानों के लिए नहीं, यहां तक ​​कि छोटी दौड़ के लिए भी। तो यहाँ विद्युतीकरण कैसे मदद कर सकता है? बैटरी तकनीक में सुधार एक विकल्प है। एक नई तकनीक के रूप में जाना जाता है लिथियम-एयर बैटरी जेट ईंधन के रूप में सैद्धांतिक रूप से उसी ऊर्जा घनत्व तक पहुंच सकता है। हालांकि, वे अभी भी प्रयोगशाला के स्तर पर हैं। उड्डयन उद्योग की अत्यंत सुरक्षा के प्रति सचेत प्रकृति को देखते हुए, यह भविष्य के विमान को अप्रमाणित प्रौद्योगिकी पर योजना बनाने की संभावना नहीं है।

अगले 20 से 30 वर्षों में लघु-ढोना उड़ानों के लिए हम क्या देख सकते हैं, हाइब्रिड विमान है जो नए इलेक्ट्रिक प्रोपल्सर सिस्टम के साथ वर्तमान टर्बोफैन इंजन को जोड़ती है। इस अधिक लचीली हाइब्रिड प्रणाली को टेक-ऑफ के लिए आवश्यक उच्च थ्रस्ट और एक लंबे क्रूज के लिए आवश्यक ऊर्जा घनत्व प्रदान करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है।

इलेक्ट्रिक प्लान्स यहां हैं - लेकिन वे फ्लाइंग के कोएक्सएनयूएमएक्स समस्या को हल नहीं करेंगे
हाइब्रिड ई-फैन एक्स। एयरबस

यह एक ऐसा क्षेत्र है जिसमें सक्रियता से काम किया जा रहा है ई FanX प्रोजेक्ट, जिसमें एयरबस, रोल्स-रॉयस और सीमेंस शामिल हैं, जो हाइब्रिड-इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन फ़्लाइट प्रदर्शनकारी को विकसित करने के लिए टीम बना रहे हैं। एक BAe 146 विमान का उपयोग करना, जो आमतौर पर 100 यात्रियों के आसपास होता है, वे विमान के चार हनीवेल टर्बोफैन इंजनों में से एक को दो-मेगावाट इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा संचालित प्रोपल्सर प्रशंसक के साथ बदलने की योजना बनाते हैं।

परियोजना के शुरुआती चरणों में, बिजली वास्तव में विमान के धड़ (मुख्य निकाय) में रखे रोल्स-रॉयस AE2100 गैस टरबाइन द्वारा आपूर्ति की जाएगी। लेकिन ई-फैनएक्स अभी भी हाइब्रिड इलेक्ट्रिक प्रौद्योगिकी के विकास में एक महत्वपूर्ण कदम होगा। एयरबस का कहना है यह 100- सीट विमान के लिए 2030s द्वारा इस तकनीक को उपलब्ध कराना चाहता है।

एक तथाकथित वितरित प्रणोदन प्रणाली में कई छोटे विद्युत प्रणोदकों के साथ एक विमान को लैस करना भी संभव है जो पारंपरिक डिजाइनों की तुलना में अधिक कुशल है जो दो बड़े टर्बोफैन का उपयोग करते हैं। इस विचार को अलग धड़ और पंखों को एक साथ जोड़कर आगे ले जाया जा सकता है ”मिश्रित दक्षिणपंथी शरीर", अधिक कुशलता से एक अधिक वायुगतिकीय डिजाइन में एयरफ्रेम के साथ प्रणोदकों को एकीकृत करना। इससे विमान को 20% ऊर्जा की आवश्यकता कम हो सकती है।

लेकिन दुनिया के दो मुख्य विमानों, बोइंग और एयरबस में से कोई भी, मिश्रित विंग तकनीक का सक्रिय रूप से पीछा नहीं कर रहा है। इस तरह के एक प्रमुख डिजाइन बदलाव में कई तकनीकी चुनौतियां हैं इसे व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य बनाने के लिए अभी। उदाहरण के लिए, अधिकांश हवाई अड्डे एक मिश्रित पंख वाले विमान को समायोजित करने में सक्षम नहीं होंगे।

कोई विकल्प नहीं

दुर्भाग्य से, हम में से अधिकांश उड़ानों के प्रकार के लिए वर्तमान में जेट-ईंधन टर्बोफैन का कोई व्यावहारिक विकल्प नहीं है। इस कारण से, मुख्य विमान इंजन निर्माता अपनी वर्तमान इंजन प्रौद्योगिकी को बेहतर बनाने में भारी निवेश कर रहे हैं। द इंटरनेशनल एयर ट्रांसपोर्ट एसोसिएशन अनुमान है कि प्रत्येक नई पीढ़ी का विमान औसतन 20% से अधिक ईंधन-कुशल है, जिस मॉडल की जगह वह लेती है, और यह कि एयरलाइन अगले एक दशक में नए विमानों में US $ 1.3 ट्रिलियन का निवेश करेंगी।

उदाहरण के लिए, रोल्स रॉयस का सबसे हालिया इंजन, द ट्रेंट XWB कि शक्तियों को नया एयरबस A350, "दुनिया के सबसे कुशल बड़े एयरो-इंजन" के रूप में विपणन किया जाता है। एयरबस का दावा है कि इंजन एक्सनमएक्स को "पिछली पीढ़ी के विमानों की तुलना में एक्सएनयूएमएक्स% कम परिचालन लागत, ईंधन जलने और सीओओ उत्सर्जन" प्राप्त करने में मदद करेगा।

रोल्स रॉयस इंजन की अगली पीढ़ी, UltraFanTM, ईंधन की खपत और CO a उत्सर्जन में 20% की कमी के लिए एक और 25% की पेशकश करेगा और 2025 में सेवा में प्रवेश करने के कारण है।

लेकिन यह याद रखने योग्य है कि विमानन वर्तमान में वैश्विक CO₂ उत्सर्जन में 2% 3% का ही योगदान देता है। यह पूरे परिवहन क्षेत्र के लिए 30% से 35% और बिजली उत्पादन के लिए 30% से 35% की तुलना करता है।

हवाई यात्रियों की संख्या है दोगुना होने की उम्मीद है अगले दो दशकों में, लेकिन कुल उत्सर्जन इतना है कि यह विमानन को समस्या का एक बड़ा हिस्सा बनाने की संभावना नहीं है। विमान के प्रति पीढ़ी 20% द्वारा विमानन उत्सर्जन को कम करना शायद एक स्थायी सुधार नहीं हो सकता है। लेकिन अगर हाइब्रिड विमानों को एक वास्तविकता बना दिया जाता है, तो वास्तव में आज की तुलना में कुल उत्सर्जन में योगदान के लिए उड़ान कम हो सकती है।

के बारे में लेखक

डंकन वाकर, एप्लाइड एरोडायनामिक्स में वरिष्ठ व्याख्याता, लौघ्बोरौघ विश्वविद्यालय

इस लेख से पुन: प्रकाशित किया गया है वार्तालाप क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.

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