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2022-01-14 07:14

瓦茨拉夫·斯米尔:为什么大型电动飞机飞不起来

Rolls-Royce's all-electric Spirit of Innovation takes to the skies for the first time

“树木拥抱者”(Treehugger)喜欢电动飞机的想法,并展示了相当多的新飞机。但就连Treehugger的萨米·格罗弗(Sami Grover)也担心,即使他渴望回到英国,喝上一杯不错的啤酒,并欣赏着这款小小的劳斯莱斯电动汽车奇迹,但它在尺寸和行驶距离上都无法实现规模化。

格罗弗写道:“当然,问题在于,就航空而言,与气候相关的最大挑战是长途商业旅行。”“很难想象,为一种新的、本质上效率低下的应用,比如飞行出租车,提供一种电动的、低碳的选择,如何能让我们更接近这个目标。”虽然对通勤飞机等现有市场部分进行电气化和脱碳可能会成为技术上的跳板,但它也有可能分散我们对减少需求的政策层面努力的注意力。”

Smil book

瓦茨拉夫·斯米尔(Vaclav Smil)因其著作《成长,从微生物到大城市》(Growth, from微生物到大城市)、《能源与文明:历史》(Energy and Civilization: A History)以及最近出版的《数字不会说谎》(Numbers Don’t Lie)而被称为“环保主义者”。现在,在为IEEE Spectrum撰写的一篇文章中,他仔细研究了电动飞机的数字,并得出结论:所有这些小型电动飞机不会有太大的区别。“这个问题更为根本,”他写道。航空业是一个巨大的行业,而且大部分都是更大、更重的飞机。

在他关于能源的书中,斯米尔解释了能源密度的提高,从木材到煤炭,再到汽油和天然气,如何建造了我们生活的世界:

“通过使用这些丰富的能源储备,我们创造了一个转化了前所未有的大量能源的社会。这种转变带来了农业生产力和作物产量的巨大进步;它首先导致了工业化和城市化的快速发展,交通的扩展和加速,以及我们信息和通信能力的显著增长;所有这些发展结合在一起,产生了长期的高速率的生态 经济增长创造了大量真正的财富,提高了世界上大多数人口的平均生活质量,并最终产生了新的、高能量的服务经济。 "

回到IEEE Spectrum, Smil回到了能量密度的话题,他说电池的能量密度不够。

为这些飞机提供动力的大型涡扇发动机由航空煤油提供燃料,每公斤提供近12000瓦时。相比之下,目前最好的商用锂离子电池的能量密度不到300 Wh/kg,也就是煤油的1/40。即使考虑到电机的更高效率,有效能量密度也下降到a 把机器。这远远超过了未来10年或20年里,更好的电池可以实现的功能。”

他指出,即使最大能量密度增加了两倍,也不足以让一架飞机从纽约飞往东京,而且这还没有考虑到使用液体燃料的飞机在飞行过程中会变得更轻,而电动飞机则不会。阅读足够多的《微笑》,你就会明白能量密度就是一切——它是我们世界的组成部分。

评论对此不屑一顾,暗示“就像汽车行业一样,航空市场将从小型飞机开始,因为这是技术所在,随着时间的推移,它将扩展到大型飞机。”但是,斯米尔早在人们发现燃烧木材烹煮肉类能提供更多食物能量密度的时候,就已经开始写技术进步的本质了。他可以引用他关于能源的书中的结论来回应评论者:

“技术乐观主义者看到了无限能源的未来,无论是从超高效光伏电池还是核聚变,以及人类的colo 将其他行星按照地球的图像进行适当的地化。对于可预见的未来(两代、四代、50-100年),我认为这种广阔的愿景不过是童话故事。 "

考虑到我们减少碳排放以减缓并阻止气温上升的时间窗要短得多,很可能电动飞机的支持者就像那些推动氢飞机的人一样:这一切似乎都是一种维持现状的方式,承诺有一天,无论如何,这一切都会是绿色和美好的。但当你看到真实的数字时,你就会发现它根本行不通。