Wright Electric欲打造電動飛機,在替代航空燃油上人類還有哪些探索?

   混合動力或純電動汽車已經是很常規的研究方向,但受限于電池技術的發展,一直無法有效解決成本問題。政府補貼能補償一部分研發成本,可接連曝光的騙保案,已經給未來政策走向蒙上一層陰影。
  可充電的飛機
  在產業“寒冬”下,國外一家科技創業公司Wright Electric竟突發奇想,想讓航空公司將電力作為飛機燃料使用。
  該公司在美國創業孵化器Y Combinator的演示節上表示,他們希望給300公里以下的短途航班提供可充電的動力電池,并打算給這種可充電的飛機建立飛機場。
  還宣布,將與英國航空公司EasyJet建立合作伙伴關系,共同研發一款有150個座位的737電動飛機。
  是英國大、歐洲第二大廉價航空公司,營運超過600條的國內、國際航線航線,航點遍布32個,波音737是其主力機型。

  但電力能否解決飛機對能源的巨大需求存疑。飛機起飛時需要的功率幾乎相當于一個小型城市的用電功率,目前的電池技術顯然還滿足不了。就拿相對成熟的電動車電池來說,不僅成本昂貴而且需要經常充電,嚴重影響了電動車大規模推廣。復雜度更高的充電飛機自然無法逃避這個問題。
  此外,如何在持續輸出動力和電池體積、電池安全之間取得平衡,也是一個長期工程。從任何層面看,用電力取代航空燃油都吃力不討好。
  作為創業公司,Wright Electric似乎也只是在輸出一個頗有噱頭的概念而已。其表示,相信電池技術會在10年內有重大進步,反之,他們會考慮在飛機中安裝類似雪佛蘭 Volt 的混合動力系統,讓飛機實現半電動化。
  什么可以替代航空燃油?
  并非個在航空燃料上動腦筋的公司。
  在知乎“如果石油能源耗盡后,飛機可以用什么能源來飛行?”問題下,答案五花八門。有人說生物燃料,有人說氫燃料,有人說太陽能,還有提核能和天然氣的。
  而反對意見認為,隨著頁巖油/氣等的發現,石油短時間內不會被耗光,目前也沒有比石油更適合的能源,可以高效率、小體積、安全并且長時間地為飛機提供如此高的輸出功率。
  從各項研究結果來看,上述替代能源確實都存在短期難以攻克的問題,如太陽能,就受限于接受太陽能的時長、覆蓋面積以及光電轉化率。
  太陽能飛機
  但偏偏就有勇者來挑戰這一難題。來自瑞士的陽光動力(Solar Impulse)公司歷時13年,耗資1.6億瑞士法郎(約1.6億美元)打造了一臺名為“陽光動力二代(Solar Impulse 2)”的太陽能飛機,其亮點包括長航時,不耗費一滴燃油,可晝夜連續飛行。
  據介紹,“陽光動力二代”翼長約240英尺,寬度比肩波音747,因為機身采用碳纖維制造,重量只相當于一輛小汽車。為充分吸收太陽能,整塊機翼都被17000多塊光伏電板包裹,能源被收集后將轉存至鋰電池中,以供飛機夜間飛行。

  “陽光動力二代”于2014年6月2日在瑞士西部城市帕耶訥成功飛后,在2015年3月9日啟動了次太陽能環球飛行,并于2016年7月26日挑戰成功,全程3.5萬公里,足跡遍布阿拉伯海、印度、緬甸、、太平洋、美國、大西洋、南歐、北非等。
  其驚艷的表現吸引了ABB、谷歌等的注意。ABB是第二大太陽能逆變器供應商,將為“陽光動力二代”提供關鍵電力支持,谷歌則對飛機穿越美國進行了直播,拉里·佩奇還親自到訪陽光動力航空實驗室。
  瑞士的陽光動力其實并不是個吃螃蟹的。美國人埃里克·雷蒙德、德國斯圖加特大學(Stuttgart University)的沃特·尼茨曼恩教授、美國航空環境公司、美國AC Propulsion公司創始人艾倫·科考尼以及QuinetiQ公司,或研發或操控過太陽能飛機,但他們都沒有成功實現商用,甚至發生過撞機事件。
  困難主要來自三方面:
  、太陽能是稀薄能源,發電功率低,每平米光照功率強的時候約為1000W,20%-40%的光電轉化率也難叫人滿意,且成本高昂。

  材料結構強度極限,為了擴大太陽能覆蓋面積,飛機必須設計很大的機翼,這就對機翼重量控制提出極高要求。目前的材料只有碳纖維能勉強達標,但碳纖維并不便宜,T300級別的碳纖維,其生產成本是50-80元/kg,而鋼鐵的價格是2元/kg。
  、儲能困難,現有電池單位重量的儲能能力較低,要想給飛機連續提供能量,取決于天氣,連續晴天,飛機才敢起飛。
  難以降低的成本
  而與太陽能天然、免費的特性相比,其他替代能源,如生物燃料、氫燃料、核能,阻力更多在于成本。
  資料顯示,生產生物燃油過程中消耗的能量,要遠大于燃燒生物燃料可以產生的能量,性價比并不高,且煉油技術提升空間有限,除非上游基因技術實現突破,能大幅提高生物質含油量。
  至于核能,不考慮其不可控性,以及切爾諾貝利核和日本福島地震事件給人類帶來的心理恐慌,成本也是一道門檻。事實上,美蘇兩國早在幾十年前就研發過核動力飛機,甚至推出了樣機,在技術上并沒有問題。但飛機復雜程度太高,成本與燒航空油料的飛機相比,并無競爭性。終也被擱置。
  由以上分析,不難想象,航空公司在相當長一段時間內仍無法擺脫對石油的依賴,到直接使用氫燃料或核能帶動的飛機,估計要很久遠了,說不定那時人類已經研發出新型運輸工具,不再需要飛機了呢?