商用混合动力飞机可以减少碳排放

商用混合动力飞机可以减少碳排放

尽管我们离由化石燃料和电池联合驱动的商用飞机还有很长一段路要走，但伊利诺伊大学(University of Illinois)最近的一项可行性研究探索了燃料/电池的配置和能源生命周期，以了解最大限度地减少二氧化碳排放所需的权衡。

燃料生产从油井开始，到飞机尾流结束，在整个生命周期中跟踪成本和环境影响是很重要的，因为根据来源的不同，燃料和能源生产的影响可能会有很大的不同。在这项研究中，着眼于如何改进技术，使杂交配置可行，其中的可行性评估是基于满足一定范围的需求和大幅减少碳排放的特点。净碳排放量是由燃料燃烧和电池充电所产生的碳影响共同计算出来的。

这项研究比较了美国各州每千瓦时产生的相对二氧化碳排放量。它包括一幅美国地图，上面标有每单位能源产生多少碳。但是，要想在商业上被接受，混合动力飞机需要能够像目前的全化石燃料飞机一样搭载同样数量的乘客，行驶同样的距离，所以这项研究使用了能够搭载大约140名乘客的单通道飞机的参数作为模型。他们参数化地改变了整个电力驱动轴的功率比例，使用了12.5%、25%或50%的必要功率由电动机产生的配置。这项研究没有考虑美元成本，而是考虑了二氧化碳排放成本——环境成本。

模型中最可行的配置是一个推进系统，它使用了50%的电力驱动系统和每千克1000瓦特时的电池比能量密度。据估计，这种配置比最大航程相当于全球所有航班平均航程的现代常规飞机的全生命周期二氧化碳排放量低49.6%，使其成为对环境负责任的航空公司的一个可行选择。然而，目前的电池技术还远远不能实现这种配置。尽管如此，安塞尔表示，电池的改进将继续提高电池的性能。

很明显，12.5%是研究过的最近期可用的配置，因为需要更少的电池技术进步来达到这一点。然而，我们也看到产生的二氧化碳排放与混合电力推进概念的改进之间存在非线性关系。在混合电力推进概念中，碳排放最快速的成比例减少是通过技术的短期改进实现的。为50%的混合动力系统实现技术改进当然有一个非常长的时间表进入市场，因为完全不确定电池的能量密度水平是否或何时会制造出来。但至少在短期内，即使组件技术的微小进步也能产生重大影响。

什么时候科技才能制造出一种重量足够轻但功能足够强大的电池来驾驶商用飞机?也许在未来10年，我们将能够拥有每千克400到600瓦时的电池。如果我们能做到这一点，未来25年，我们对更大的混合因素，甚至全电动商用飞机的需求水平可能就能达到。