电动汽车、火车、有轨电车和船只已经存在。这从逻辑上引出了一个问题：为什么我们看不到大型电动飞机？我们会很快见到他们吗?
为什么我们有电动汽车和火车，却很少有电动飞机？主要原因是，从根本上改造一辆汽车或火车要简单得多，即使它们在外观上与传统的化石燃料汽车非常相似。
陆地车辆可以很容易地应付来自电力存储或电力推进系统的额外质量，但飞机要敏感得多。
例如，汽车质量增加35%会导致能源消耗增加13-20%。但对于飞机来说，能量消耗与质量成正比：质量增加35%意味着需要增加35%的能量(在其他条件不变的情况下)。
但这只是故事的一部分。飞机的飞行距离也比地面交通工具远得多，这意味着飞行需要的能量比一般的公路旅行多得多。飞机每次飞行都必须储存移动自身质量所需的所有能量(不像火车连接到电网)。因此，使用负重大的重能量源意味着飞行需要更多的能量，从而导致额外的质量，等等。
对于一架飞机来说，质量是至关重要的，这就是为什么航空公司严格地对行李进行称重。电动飞机需要每公斤电池有足够能量的电池，否则质量惩罚意味着它们根本不能飞长距离。
使用电力的短程飞机
尽管如此，电动飞机还是在地平线上出现了，但你不会很快看到电动的747。
目前可用的最好的锂离子电池组每公斤可提供约200瓦时(Wh)，比目前的飞机燃料低约60倍。这种类型的电池可以为最多4名乘客的小型电动空中出租车提供动力，行驶约100公里。长途旅行需要更多能量密集的电池。
例如，800公里以内可搭载30人的短程电动通勤飞机，具体要求为750至2000 wh /kg，约为煤油燃料能源含量的6-17%。即使是更大的飞机也需要越来越轻的电池。例如，一架载有140名乘客的飞机行驶1500公里，每位乘客大约消耗30公斤煤油。根据目前的电池技术，每名乘客大约需要1000公斤电池。
要使区域通勤飞机完全通电，需要将电池重量减少4到10倍。从历史上看，电池能源的长期改善速度大约是每年3-4%，大约每20年翻一番。基于这一历史趋势的延续，全电动通勤飞机的四倍改进有可能在本世纪中叶实现。
虽然这看起来可能是一个难以置信的漫长等待，但这与航空工业的基础设施和飞机设计生命周期的变化时间表是一致的。一架新飞机的设计大约需要5-10年，然后将继续服役20 - 30年。有些飞机在首次飞行后仍在飞行50年。
特斯拉的电动飞机
混和动力飞机
这是否意味着长途飞行将永远依赖化石燃料? 不一定。
虽然完全电动的大型飞机需要在能源储存方面进行重大的、尚未发明的转变，但仍有其他方法可以减少飞行对环境的影响。
混合动力飞机将燃料与电力推进结合起来。这类飞机包括无电池设计，电力推进系统用于提高推力效率，减少所需的燃料量。
配备电池的混合动力飞机也在开发中，电池可以在特定情况下提供额外的动力。例如，电池可以提供清洁的起飞和降落，以减少机场附近的排放。
替代生物燃料
电动飞机也不是减少飞行直接碳足迹的唯一途径。替代燃料，如生物燃料和氢，也在研究中。
生物燃料是一种从植物或藻类中提取的燃料，2008年首次在商业航班上使用，几家航空公司已经对其进行了试验。虽然尚未被广泛采用，但目前正在进行重大研究，以研究不影响淡水资源或粮食生产的可持续生物燃料。什么是生物燃料?
虽然生物燃料仍然会产生二氧化碳，但它们不需要对现有飞机或机场基础设施进行重大改变。另一方面，氢燃料需要彻底重新设计机场的燃料基础设施，而且对飞机本身的设计也有重大影响。
虽然氢很轻——每千克氢所含能量是煤油的三倍——但它的密度很低，即使在-250℃下以液体的形式储存。这意味着燃料不能再储存在机翼上，而是需要转移到机身内相对笨重的油箱中。尽管有这些缺点，氢燃料的长途飞行可以比煤油节省12%的能源。
网友评论