

To problemer kan måske vise sig, at være hinandens løsning. Det handler om de elektriske komponenter i et elfly og den energi, der skal drive flyet. Sådan kan den opgave, som Airbus over de næste tre år vil gå i dybden med, med lidt god vilje beskrives.
Konkret handler det om fremtidens elektriske fly og muligheden for, at de også vil kunne bruges til de lange distancer. Den type flyvninger er i praksis umulige, hvis energien skal opbevares i batterier.
Men hvis man i stedet kan bruge flydende brint og omdanne brinten til el i brændselsceller, så er der måske en mulighed. Og når brinten alligevel skal køles ned til minus 253,15 grader celsius, så var det måske en idé at gøre hele det elektriske system, inklusive kabler, effektelektronik og elmotor, superledende.
Det er grundlæggende opgave i projektet ASCEND (Advanced Superconducting and Cryogenic Experimental powertraiN Demonstrator), skal forsøge at løse.
Hvis et langdistancefly skal blive en realitet, så skal forholdet mellem vægt og de to faktorer energi og effekt, ned. Med andre ord skal brændstoffet indeholde så meget energi per kilogram som muligt og tilsvarende for den effekt, et motorsystem er i stand til at sende ud til propellerne.
To til tre gange bedre vægt/kW-forhold
Foreløbig forventer udviklerne hos Airbus, at det er muligt at reducere vægt/kW-forholdet to til tre gange i forhold til et konventionelt system og dermed ramme cirka 30 kW/kg for hele den elektriske del af systemet.
Det skal ske ved at gøre alle kabler og elmotor superledende samt bruge brint til at køle kontrolenheder.
Testenheden skal være på 500 kW og i første omgang stå på landjorden. Der er altså endnu ikke tale om om et fly:
»Med demonstrationsprojektet Ascend tilpasser vi jordbaserede kryogene og superledende teknologier til et fuldt elektrisk drivsystem for at bekræfte potentialet for et kommende fly,« forklarer Ludovic Ybanez, der er leder af Ascend-projektet.
Han understreger, at det er første gang i verden, at sådan en system opbygges.
Kombineres med brændselsceller
Næste skridt bliver så at kombinere en superledende motorenhed med et brintlager og el fremstillet via brændselsceller. På den måde kan brint altså både bruges som brændstof til brændselsceller og som kølemiddel til elektronikken og de superledende komponenter.
Airbus har tidligere arbejdet med flydende brint i projektet ZEROe, hvor brinten både skal bruges direkte i modificerede gasturbiner og via brændselsceller til produktion af el.
Det er ikke første gang, at der gøres forsøg med superledende effektelektronik og motorer. I et projekt kaldet Ecoswing, støttet af EU, arbejdede det kinesiske vindmøllefirma Envision, med base i Danmark, fra 2015 til 2019 med udvikling af en 3,6 MW superledende vindmøllegenerator.
Når det gælder fly med brint som brændstof, har det været afprøvet en del gange gennem flyhistorien. Lige nu er der få realistiske projekter i gang. Længst fremme er det britisk-amerikanske ZeroAvia, som forventer at have et mindre kommercielt fly klar i 2023.
- emailE-mail
- linkKopier link

Fortsæt din læsning
- Sortér efter chevron_right
- Trådet debat
Det er ikke en retorisk pointe at overflade arealet så er større end på en A380.
Utganspunktet for denne delen av diskusjonen var om et fly med gitt kapasitet får et høyere drivstofforbruk ved overgang til hydrogen. Cryoplane-prosjektet angir en økning på 9% med et langdistansefly. En verdi som synes å være fornuftig.
Et Airbus 350-1000 som er 7 meter lengre, bruker ca 5% mer drivstoff/distanse enn 350-900 (17% flere passajerer, 12,8% høyere MTOW).
Om en ser på flyskroget til et A350-900-fly forlenget med ca 13,4 meter og øket diameter med 60 cm, så synes ca 9% økning i forbruk for et "A350-900"-hydrogenfly å være rimelig. Mindre MTOW vil medføre mindre vingeflater og tynnere og mer effektive vinger og dermed en del mindre luftmotstand. En skal også huske at en turbofanmotorer på hydrogen er ca 3% mer effektiv enn på jetfuel.
Airbus 380 har en sterk karakter på flere måter, men oppleves mer som en flygende gris i luften og Airbur 350 mer som en gaselle! Arealet på et "A350-900"-hydrogenfly er nok langt mindre enn for A380. Alene skrogarealet er en del mindre. Arealer for vinger, halefinne og vinger bak er nær det dobbelte. I tillegg kommer to motorer ekstra som også hver er en del større (A380 kan ta maks 850 passasjerer, A350-900 440).
Ketill
At en A350 900 forlenget med ca 13,4 m (altså 6,4 m lenger enn A350 1000) har en større overflate enn A380, er jo et morsomt retorisk poeng som naturligvis ikke har noe med virkeligheten å gjøre!
Jeg regnede tallene for identisk energi indhold og for en Dreamliner.
Den får en fuselage med 46% større overflade areal.
Det er ikke en retorisk pointe at overflade arealet så er større end på en A380.
Kunne man med fordel i fly eller biler sætte en kompressor på? Det virker stadig noget eksotisk at bruge brint i et fly.
Er bruk av jetfuel eksotisk, er bruk av LPG (liguid petrol gass) eksotisk, er bruk av LNG (liquid natural gass) eksotisk, er bruk av CNG (compressed natural gass) eksotisk?
Kort sagt hva som er eksotisk eller ikke har kun med personen Svend Ferdinansen å gjøre i denne sammenhengen!
I Sør-Korea har alle bybusser gått over til CNG (dieselmotor), mens taxiene har gått på LPG (bensinmotor) i flere tiår.
Det som skjer i en brenselscelle er at hydrogen splittes til vann og elektrisitet i en kjemisk prosess (omvendt av elektrolyse). I en forbrenningsmotor omgjøres kjemisk energi til mekanisk energi. Her er det om å gjøre at forbrenningen skjer ved høyest mulig temperatur da effektiviteten (virkningsgraden) er forholdet mellom forbrenningstemperatur og eksosens temperatur: (Tf-Te/Tf) der Tf er forbrenningstemperatur og Te er eksostemperatur (i Kelvin grader).
Økt lufttrykk (kompresjon) øker både mengden av drivstoff (kg/s) som kan kjøres gjennom maskinen (mer effekt per kg maskin) og virkningsgraden (lettere å få høy forbrenningstemperatur).
For en bensinmotor øker virkningsgraden proporjonalt med kompresjonen (formel for effekt: k(onstant) x motorvolum x turtall ved maks effekt x kompresjon). Eksempel: 2 liters motor, kompresjon 9,2 til 1, turtall 6000 o/min og konstant 0,0012 gir 132,5 hk! Bensinforbruket gis av volum x turtall som gir liter drivstoffblanding gjennom motoren (konstant forhold mellom luftmengde (kg) og bensin (kg) i en bensinnmotor (lamda, ca 14 til 1).
I en bensinmotor begrenses kompresjonen av selvantenning ved høy kompresjon (i dag ca 12 til 1).
Brenselsceller operer med kanskje 0,5 bar overtrykk. Temperaturer fra lav til ganske høy avhengig av brenselscelleteknologi.
Hvordan er effekten af brændselsceller ved forskelligt lufttryk? Umiddelbart kunne jeg forestille mig de kunne producere mere ved højere tryk, selvom de selvfølgelig behøver den samme masse luft/kWh.
Kunne man med fordel i fly eller biler sætte en kompressor på? Det virker stadig noget eksotisk at bruge brint i et fly.
hvordan fik du det til ca. 5 meter i en Airbus A350?
Jeg tok utgangspunkt i en makskapasitet på 440 passasjerer. Det gikk litt fort for seg og jeg skulle nok heller regnet med 315 passasjerer (2 klasser). Så da blir reduksjonen rundt 4 meter i stedet for 5 meter (med samme passajerkapasitet).
Med et fly, der har større overflade areal en den kortere og tykkere A380 så skal du nok håbe på ret stor fremgang i effektivitet for at holde rækkevidden.
At en A350 900 forlenget med ca 13,4 m (altså 6,4 m lenger enn A350 1000) har en større overflate enn A380, er jo et morsomt retorisk poeng som naturligvis ikke har noe med virkeligheten å gjøre!
Ketill
Om hydrogenversjon av A350 får en øket diameter på ca 60 cm så vil det bety et ekstra sete (fra 9 til 10 seter på tverrs) som igjen betyr at en får ca 5 meter mer til hydrogentanker. Øket volum tilsier en redusert lengde fra 24 m til 18,4 som går ned til ca 12,4 m når de 5 ovennevnte meter også tas med. Her skal legges til at Airbus 350 1000 er nøyaktig 7 meter lengre enn 900.
Fly med lang rækkevidde er de relevante for hydrogen, om overhovedet nogen distancer forbliver relevante alt efter hvor succefuld batteriudvikling bliver.
En Dreamliner til 288 passagerer er 63 meter lang og har 130m3 jetfuel tanke.
På sit bredeste sted er kabinen 5.49M, så hvis hydrogen tanken tillægger et lag omkring hydrogen på 25 cm og vi regner cylinder volumen, så skal du forlænge flyet med 30meter. Passagerer og crew må kommunikere via intercom.
En ekstra sæde række på 60cm som du foreslår klipper 6meter af tankene og ca. 3meter af kabinen (hvordan fik du det til ca. 5 meter i en Airbus A350?), så flyet skal forlænges med 21meter og det øger fuselage overflade arealet ca. 46% (33% længere og 10% større omkreds.
Med et fly, der har større overflade areal en den kortere og tykkere A380 så skal du nok håbe på ret stor fremgang i effektivitet for at holde rækkevidden.
Airbus hydrogen fly med blended body konfiguration skærer ca. 33% af tank behovet af i forhold til TAW (Tube And Wing).
PHK
Det gør i den forstand at en af attraktionerne ved solid-state er at de, hvis det kan bringes til at virke, har meget større potientiale for at bidrage med mekanisk styrke.
Både og.
Der er en god mulighed for at bruge enten prismatiske eller cylindriske celler, der limes sammen.
Jeg tror Solid State kommer til at fungere, men uanset at de kommer til at fungere, så er det stadigt uafklaret om de bliver de bedst egnede.
Jeg tror ikke det gør den store forskel om det bliver solid state aller flydende elektrolyt, der vinder.
Det gør i den forstand at en af attraktionerne ved solid-state er at de, hvis det kan bringes til at virke, har meget større potientiale for at bidrage med mekanisk styrke.
Jens Olsen
Mon ikke vi har solidstate batterier (med 400-500 Wh/kg) inden elfly for alvor skal til at udbredes om små 10 år.
Jeg tror ikke det gør den store forskel om det bliver solid state aller flydende elektrolyt, der vinder.
Mon ikke vi har solidstate batterier
Næppe.
Solid-state batterier er næsten per naturlov ikke på højde med batterier med flydende elektrolyt når det handler om elektronmobilitet.
Boeing 787 havde en Li ion brand, heldigvis var det bare et forbrugsbatteri og ikke selve fremdriften, så man kan slå batteriet fra og lade det brænde ud, samtidigt med at man håber at andet ikke tager skade. Et fremdrifts batteri på 150t er en helt anden sag, selvom det er opdelt i 100 enheder eller lignende, er det stadig noget voldsomt noget, hvis der går ild i sådan et. De få Tesla brande vi har haft, har vist at det mildest talt er umuligt at slukke branden, kvælende gas, vand, skum osv. ser kun ud til at forhindre branden i at spræde sig til andre celler midlertidigt, det kan ikke slukke branden kun forsinke den.
Mon ikke vi har solidstate batterier (med 400-500 Wh/kg) inden elfly for alvor skal til at udbredes om små 10 år.
Et kilo flydende brint bliver til 11.2 kubikmeter, dumpningen skal derfor retningsbestemmes og foregå med 100% sikkerhed for at du ikke lige får lavet en Columbia.</p>
<p>I et fly er belastningerne på batterierne meget små i forhold til i biler og man har råd til at teste meget grundigt, så risikoen for brand er yderst minimal.
En flymotor kan flytte 1 ton luft i sekundet, så i fri luft skulle der gerne være plads til ½t i sekundet, hvis flere dyser bruges. 150t brændstof skulle så kunne dumpes iløbet af 300 sekunder = 5 minutter og måske enda give et ekstra skub, til at holde flyet oppe længere.
Rumfærgen Columbia, hvis det er den du mener, medbringer sin egen ilt, så hvis der er hul i tankene kan de ikke slukkes ved at kvæle ilden, som Brint alene burde kunne.
Boeing 787 havde en Li ion brand, heldigvis var det bare et forbrugsbatteri og ikke selve fremdriften, så man kan slå batteriet fra og lade det brænde ud, samtidigt med at man håber at andet ikke tager skade. Et fremdrifts batteri på 150t er en helt anden sag, selvom det er opdelt i 100 enheder eller lignende, er det stadig noget voldsomt noget, hvis der går ild i sådan et. De få Tesla brande vi har haft, har vist at det mildest talt er umuligt at slukke branden, kvælende gas, vand, skum osv. ser kun ud til at forhindre branden i at spræde sig til andre celler midlertidigt, det kan ikke slukke branden kun forsinke den. At skille batterierne fra hinanden i store brandsikre rum, virker ikke til at være en brugbar løsning i et fly, da vægt allerede er et problem.
Referansen kommer ikke opp riktig!
il sammenligning, så er Mirai tanken 122 liter og vejer med 82.5kilo tom.</p>
<p>Kan vi ikke være enige om at brint med 100% sikkerhed vejer mere per kWh inclusiv tank og ekstra flykrop end jet fuel?
Hvordan kan du sammenligne en tank som må klare 1.000 bar trykk (normalt trykk 700 bar i Toyota Mirai) og en tank for fly og flytende hydrogen der trykket er opp til 3 bar?
En tank for flytende hydrogen har to vegger med vakuum i mellom i form av perlite som veier 100 kg/m3. Om hele flykroppen på en Airbus 350 900 (ytre diameter 5,9 m og 66,8 m lang) brukes til hydrogen (ca 596.000 liter), så måtte flykroppen forlenges med 24 meter. Mengden av perlite vil da være ca 5 tonn for denne tanken om tykkelsen er 10 cm. De to veggene behøver ingen styrke (de kan være i prinsippet være myke) så lenge de er tette og isolasjonen ikke komprimeres av et overtrykk på opp mot 3 bar. I flyet vil det være en tredje vegg rundt tanken, nemlig skroget som vil sørge for mekanisk styrke.
Den av meg mye omtalte Cryoplane report fra 2004 (Final report) har kommet fram til at et langdistansefly (8.600 km til 13.300 km i følge Wikipedia) vil ha en økning på 15% på OEW (operating empty weight) og minus 15% på MTOW (maximum take off weight). For Airbus 350 900 vil en altså gå fra 142 tonn til 177,5 tonn (OEW) og fra 280 til 238 tonn for maksvekt (jetfuelkapsitet er 141.000 liter eller 110,5 tonn).
Så jeg kan overhodet ikke være enig med deg om at hydrogen veier "mere per kWh inclusiv tank og ekstra flykrop end jet fuel"!
Om hydrogenversjon av A350 får en øket diameter på ca 60 cm så vil det bety et ekstra sete (fra 9 til 10 seter på tverrs) som igjen betyr at en får ca 5 meter mer til hydrogentanker. Øket volum tilsier en redusert lengde fra 24 m til 18,4 som går ned til ca 12,4 m når de 5 ovennevnte meter også tas med. Her skal legges til at Airbus 350 1000 er nøyaktig 7 meter lengre enn 900.
Et langdistansefly bør nok også bruke plassen under taket i hele flyets lengde til tanker.
Cryoplane-prosjektet angir 9% større drivstoffforbruk (målt i kWh) som jeg ikke har innregnet.
Nedenfor er referanse til kortfattet beskrivelse av det Cryoplane-prosjekt over to år og ca 80 mannår kom frem. De fleste aspekter er med ned til rør og ventiler for hydrogenet i flyet!
fzt.haw-hamburg.de/pers/Scholz/dglr/hh/text_2004_02_26_Cryoplane.pdf
Også nøye diskusjon av klimapavirkning og sikkerhet!
Det giver per kubikmeter flydende brint 117kilo tilrådighed for at bygge en tank.</p>
<p>Til sammenligning, så er Mirai tanken 122 liter og vejer med 82.5kilo tom.</p>
<p>Kan vi ikke være enige om at brint med 100% sikkerhed vejer mere per kWh inclusiv tank og ekstra flykrop end jet fuel?
Der skal 591 kubikmeter brint til at matche 130 kubikmeter jet fuel. Teoretisk er det muligt at fylde flydende brint på med 2.2kWh per liter og dermed have 67kg brint per kubikmeter indhold.
Hvis der var tale om Mirai performance, så vejer tanken 82.5kilo per 5kg brint, så for 67kg og 2200kWh ville tanken med Mirai performance veje 1105kg per kubikmeter svarende 1.877Wh/kg og 653.000kilo fuel inklusiv tank.
Efter en tur igennem en fuelcell med 70% effektivitet, så har du 1.312Wh/kg.
Per ton landingsvægt, så bruger man rule of thumb 4% mere brændstof per time, så der skal godt nok hekses en del for at få samme rækkevidde som en Dreamliner eller bare en nu hedengangen A380, der jo faktisk er et mindre fly selvom der er plads til dobbelt så mange passagerer.
Her og nu er Synfuels mulig til ethvert fly og på ret kort sigt er blended body mulig og nu har Rolls Royce lige lanceret mere effektive motorer. Det er altså muligt at designe fly med lavere vægt og længere rækkevidde samt derfor reduceret miljøbelastning.
Hvad i hele hule helvede får Airbus til at ignorere batterier og Synfuels og kaste sig hovedkulds ind i at løse problemer i et negativt løsningsrum?
Lars Jørgensen
Brint kan dumpes før flyet styrter ned, det kan batteripakken ikke.
Et kilo flydende brint bliver til 11.2 kubikmeter, dumpningen skal derfor retningsbestemmes og foregå med 100% sikkerhed for at du ikke lige får lavet en Columbia.
I et fly er belastningerne på batterierne meget små i forhold til i biler og man har råd til at teste meget grundigt, så risikoen for brand er yderst minimal.
Ketill
Komprimert hydrogen er ingen løsning for passasjerfly (unntatt små fly med kort rekkevidde). Med flytende hydrogen er det det vanlig å regne at en behøver 4 ganger mer volum (inkludert tankene). Tallet 4 er gjerne ikke helt presist.
Jeg har også set IATA rapporten, der citerer en Phd. afhandling fra 2009, for de x4volumen til brint tanke.
Normalt trumfer rapport skøn ikke fysikkens love.
Vi ved nøjagtigt, hvor kompakt jet fuel er og også nøjagtigt hvor kompakt flydende hydrogen er og vi ved også helt præcist hvad energi indholdet er.
Jeg lavede regnestykket super venligt overfor hydrogen ved komplet at ekskludere vægten af tanken og komplet ekskludere vægten af den ekstra flykrop udenom tankene.
Den sandsynlige forklaring på at IATA og den Phd. studerende vurderer at volumen kun behøver at være x4 må være at de sammenligner mellem 2009 standard fly og 2035 standard brintfly med blended body og drømmemotorer eller fuelcell + elektriske motorer.
4 x Dreamliner tank størrelse giver 130.000 x 4 = 520.000L
For at citere mig selv. Et kilo flydende hydrogen fylder her på kloden mindst 15L og indeholder højst 2.2kWh, så hvis vi lod som om tanken ikke behøvedes, så ville en brint dreamliner tank fylde 561.000L.
Brint er 2.75gange lettere end jet fuel, så hvis din ofte gentagne påstand om at brintfly bliver lettere end fly med jetfuel, så må tanken og en ekstra fuselage maksimalt veje 103Ton - (103Ton/2.75) = 65.5Ton.
Det giver per kubikmeter flydende brint 117kilo tilrådighed for at bygge en tank.
Til sammenligning, så er Mirai tanken 122 liter og vejer med 82.5kilo tom.
Kan vi ikke være enige om at brint med 100% sikkerhed vejer mere per kWh inclusiv tank og ekstra flykrop end jet fuel?
Det gør man før en nødlanding, ja. Men flydende brændstof er nu en med rette meget frygtet faktor ved havarier.
En passasjer tok med seg en liter med bensin i bagasjehyllen. Flasken lekket og et lite batteri like ved gav fra seg en gnist like etter en litt hard landing. Resultat i følge Wikipedia:
"14 passengers were seriously injured, while another 14 suffered minor injuries from the blast. Most of the injured passengers suffered burns. One of the passengers with serious injuries died 47 days after the accident".
Flyskroget ble fullstendig ødelagt
Et annet tilfelle var eksplosjon i venstre motor på rullebanen i full fart (avgang) og som medførte store drivstofflekkasjer (1985 B737 Manchester). Flyet forlot rullebanen, men det var kraftig vind fra venstre. 55 mennesker av 131 døde grunnet gassforgiftning. Passajerene hadde problemer med å komme seg ut av flyet og industrien lærte mye av denne ulykken.
Brint kan dumpes før flyet styrter ned, ...
Det gør man før en nødlanding, ja. Men flydende brændstof er nu en med rette meget frygtet faktor ved havarier.
Sammenlignet med eksisterende fly, så skal et brintfly bruge 7 gange mere plads til brændstoffet, hvis der er tale om Mirai performance og minimum 5 gange mere plads hvis man bruger flydende brint.
Komprimert hydrogen er ingen løsning for passasjerfly (unntatt små fly med kort rekkevidde). Med flytende hydrogen er det det vanlig å regne at en behøver 4 ganger mer volum (inkludert tankene). Tallet 4 er gjerne ikke helt presist.
Ketill
Naturligvis vil batteriene utsettes for kulde når de ligger i vingene. Dine utledninger om drivstoffets positive virkning i vingene er korrekte, men har lite å gjøre med hva vi diskuterer her!
Der er ingen grund til at placere batterier i vingerne på et blended body fly.
Drivstoffernes placering er da super væsentlig når du vil argumentere for brintfly.
Sammenlignet med eksisterende fly, så skal et brintfly bruge 7 gange mere plads til brændstoffet, hvis der er tale om Mirai performance og minimum 5 gange mere plads hvis man bruger flydende brint.
On two- and four-engine airplanes, center tank fuel and auxiliary tank fuel are generally used first. Once these tanks are empty, fuel is used from the wing tanks.
Hvis en ser på et langdistansefly som Airbus 380 så er MTO 575 tonn og maks drivstoff 253 tonn. Til og begynne med må altså vingene bære opp mot 575 tonn og på slutten ca 322 tonn. For å minske dreiemomentet fra vingenes bæring av flyet inne ved roten av vingene, vil en holde på drivstoffet i vingene lengst mulig for å redusere dette dreiemomentet mest mulig (ca det samme som dine referanser sier). Vekten av drivstoffet bidrar til å senke påkjenningen/spenningene over vingen og inne ved skroget.
For kortdistansefly er dette av liten betydning da drivstoffet utgjør en mye mindre andel av MTO.
Mye vekt ute på vingene gir flyet større treghet med hensyn til retningsendring, noe som er uønsket for kampfly.
Nå flyet er i luften er præferencen at tømme tankene i vingerne hurtigst, men på hele turen betales prisen for suboptimale tykke vinger.
https://www.boeing.com/commercial/aeromagazine/aero_09/fuel_textonly.html
On two- and four-engine airplanes, center tank fuel and auxiliary tank fuel are generally used first. Once these tanks are empty, fuel is used from the wing tanks.
og
Dels er der betydeligt koldere, hvor de fleste fly flyver og dels, så vil batteripakkerne aldrig blive udsat for hverken tryk eller kuldepåvirkninger udefra.
Naturligvis vil batteriene utsettes for kulde når de ligger i vingene. Dine utledninger om drivstoffets positive virkning i vingene er korrekte, men har lite å gjøre med hva vi diskuterer her!
Ketill
Ideelt så skulle inpakningen rundt battericellene være en del av flystrukturen tilsvarende som det er for jetfuel der drivstoffet ligger inne i strukturen (ingen egne tanker rundt). Batterier bør være tempererte så da blir det vanskelig om de er omgitt av materialer som igjen er utsatt for kald vind (850 km/t) og -40 grader!</p>
<p>Lett å forstå at jetfuel som ligger i vingene må være fri for vann!
Dels er der betydeligt koldere, hvor de fleste fly flyver og dels, så vil batteripakkerne aldrig blive udsat for hverken tryk eller kuldepåvirkninger udefra.
Der er pumper og oliefyr til at flytte kold jetfuel rundt efter behov.
Hovedårsagen til at man ofrer aerodynamik for at kunne have tanke i vingerne er at ved take off er stresspåvirkningen mindre når massen ligger direkte ovenover der hvor lift genereres. Det er bare een mere klumpet arv fra et gammelt koncept på vej til at blive permanent grounded.
Nå flyet er i luften er præferencen at tømme tankene i vingerne hurtigst, men på hele turen betales prisen for suboptimale tykke vinger.
Harry Jessen
Hvis vi bruger din logik så skal et brint drevet fly medbringe omkring 261.000 liter brint. Nu gad jeg godt vide hvor du vil opbevare al den brint i et fly, for det fylder over 5 gange mere end jet-fuel.
7 gange hvis du bruger en worst case sammenligning med indholdet i en Mirai tank og så bliver tanken til en Dreamliner 915.000L. 9.5kWh/L jet fuel uden at regne vægt af tank med og 1.35kWh/L også uden at regne vægten af en Mirai tank med. Mirai tanken vejer 87.5kg, så 1886Wh/kg.
Hvis vi antager at Toyota ansætter dårlige ingeniører og Airbus etc. kan gøre det bedre, så går grænsen ved 0.0763 g/cm3, så et kilo flydende hydrogen fylder her på kloden mindst 15L og indeholder højst 2.2kWh, så hvis vi lod som om tanken ikke behøvedes, så ville en brint dreamliner tank fylde 561.000L.
Dit venlige bedst guess på over 5 gange mere volumen end jet-fuel er såvidt jeg kan overskue ikke realistisk, da man aldrig kommer til at kunne få godkendt decideret letvægtstanke.
Dreamlinerens brint arvtager ville således blive et enormt blended body fly.
Hedengangne Amminex havde Mg(NH3)6Cl2 med anvendelig brint densitet til fly uden behov for tryktanke, men såvidt jeg kan se så er brint teknologi i Airbus sysselsætning hvor det ikke er meningen at brugbare løsninger skal opstå.
Helt fri for vand er det nok ikke.Lett å forstå at jetfuel som ligger i vingene må være fri for vann!
De er jo indenfor fuselagen. Du har skam brug for den varme de udvikler, der er sgu koldt udenfor.
Ideelt så skulle inpakningen rundt battericellene være en del av flystrukturen tilsvarende som det er for jetfuel der drivstoffet ligger inne i strukturen (ingen egne tanker rundt). Batterier bør være tempererte så da blir det vanskelig om de er omgitt av materialer som igjen er utsatt for kald vind (850 km/t) og -40 grader!
Lett å forstå at jetfuel som ligger i vingene må være fri for vann!
Det må alt andet lige være mindre farligt at havarere med et batteridrevet fly end med et fuel- eller brint-fly.
Brint kan dumpes før flyet styrter ned, det kan batteripakken ikke. En elbil er langt sværre at slukke, end en forbrændingsbil og forskellen bliver bare langt større, hvis man har mulighed for at dumpe brændstoffet kontrolleret.
De er jo indenfor fuselagen. Du har skam brug for den varme de udvikler, der er sgu koldt udenfor.
Nu må du bestemme dig: Ovenfor ville du lave fuselagen af dem ? :-)
PHK
Det er så godt nok noget af et science fiction fly du har konstrueret der...</p>
<p>Først skal alt det der med "strukturelle batterier" lige bringes til at virke.</p>
<p>De fleste PR-meddelelser glemmer at nævne at kravene til elektrolytten i et batteri er diametralt modsat alle anvendelser af ordet "strukturelt" indenfor mekanisk design.</p>
<p>Dernæst skal man finde en måde at lave dem på, så de er lige så sikre som den alu/honeycomb konstruktion der anvendes idag.</p>
<p>Endelig skal der findes en løsning på at lave både selve batterierne og samlingerne imellem dem stærke nok til at kunne klare den expansion som trykforskellen medfører.</p>
<p>Og når det så er på plads, skal de gøres billige nok.</p>
<p>Ingen af delene er trivielle opgaver og det er på ingen måde vist at det overhovedet kan lade sig gøre.</p>
<p>Det ville være kanonsmart hvis det kunne, men pt. taler vi ren ønsketænkning.
Du har muligvist set battery day, og er derfor klar over at Tesla nu også overgår til structural battery technology.
Elektrolytter forbedres hele tiden. Opgaven er at holde batterierne i en stabil termisk zone. Det gøres ved at holde dem indenfor fuselagen.
Jeg ser slet ikke de problemstillinger du ser omkring expansion og kontraktion.
Strukturelle batterier kommer da aldrig nogensinde til at erstatte alu/honeycomb - tværtimod kommer strukturelle batterier til at samvirke med alu/honeycomb. Det er derfor jeg anslår at ca. 1/3 af af batteriernes vægt udbalanceres af at man sparer lagtykkelse på honey comb.
Batterierne må koste 15.000/kg, så lige pt. er udfordringen egentligt mest at nå over 1000Wh/kg.
PHK
... og at de virker elendigt under 10 graders frost ?</p>
<p>Hvis du har tænkt dig at bygge fly ud af lithium batterier, burde du måske overveje at undersøge hvilke klimakrav der stilles ?
De er jo indenfor fuselagen. Du har skam brug for den varme de udvikler, der er sgu koldt udenfor.
Det må alt andet lige være mindre farligt at havarere med et batteridrevet fly end med et fuel- eller brint-fly.
Jeg vil nu påstå at forretningen er blevet dårlig, fordi vi bygger for lidt og derfor ikke har nok ekspertise.Fordi forretningen for KK bliver dårligere og dårligere desto mere KK vi bygger...
Hvordan kan det være vi er villige til at ofre enorme naturområder til VE, når vi kan nøjes med at dække hele Danmarks samlede energibehov (el, varme,industri, transport etc) fra 10-15 atomkraftværker på et samlet areal af 1-2 kvadrat kilometer.
Fordi forretningen for KK bliver dårligere og dårligere desto mere KK vi bygger...
. Men kan du ikke komme med de beregninger der viser at brint vil blive billigere end jetfuel, for de beregninger jeg har set siger noget helt andet,
Hvis man beder andre komme med dokumentation for beregninger (som er en god praksis) - så ville det klæde at man SELV kom med sine - når man nu endda siger man har set nogle der siger noget andet :)
Læs lige denne artikel: "Brint hører ikke hjemme i biler" https://ing.dk/indhold/153526
Ifølge artiklen får man længere rækkevidde, hvis man benytter komprimeret luft frem for brint, selv med brændselscelle.
Citat:
Laver man brint og brænder den af i en forbrændingsmotor rækker energien til 22 km.
Laver man brint og bruger den i en elbil med brændselscelle kører man 42 km.
Laves der trykluft af strømmen og bruges den i en trykluft drevet bil er resultatet 46 km.
Bruger man strømmen til at lade Li-ion batterier op i en elbil kan man køre hele 133 km.
citat slut.
Og et helt andet problem med brint kan man læse om i selv samme avis: https://ing.dk/artikel/efterforskning-laekage-var-grund-eksplosion-paa-norsk-brint-tankstation-226727Hvis det sker i et fly, er der kun en vej og det er ned. Så hedder det ikke længere brand i motor, så hedder det flyet styrtede på grund af eksplosion.
For alle batterier gælder det at de sparer volumen og dermed overflade areal
... og at de virker elendigt under 10 graders frost ?
Hvis du har tænkt dig at bygge fly ud af lithium batterier, burde du måske overveje at undersøge hvilke klimakrav der stilles ?
Gode motorers gennemsnitlige effektivitet er 30% uanset at du kunne stille dem på jorden og finde deres maksimale effektivitet, der nok ville være 38-43%.
Min forståelse er at dette er virkningsgrad ved marsfart i optimal høyde. Corcorde's Olympus-motor lå på 40% ved marsjfart (litt over Mach 2).
Fra Wikipedias artikkel om Turbofan:
"Current Rolls-Royce engines have a 72–82% propulsive efficiency and 42–49% thermal efficiency for a 0.63–0.49 lb/lbf/h (64,000–50,000 g/kN/h) TSFC at Mach 0.8, and aim for theoretical limits of 95% for open rotor propulsive efficiency and 60% for thermal efficiency with stoichiometric turbine entry temperature and 80:1 overall pressure ratio for a 0.35 lb/lbf/h (36,000 g/kN/h) TSFC".
Samlet virkningsgrad er propusjonsvirkningsgrad x termisk. For R-R's beste motorer ligger virkningsgraden i dag på 0,82 x 0,49 = 40,2% ved Mach 0,8 som er ca marsfart (ca 850 km/t) i følge denne artikkelen. R-R forventer en termisk virkningsgrad på 60% for sin Ultrafan-motor og samlet virkningsgrad 50%.
Da de fleste fly bruker mesteparten av sin tid ved marsjfart og fokus i denne diskusjonen er langdistanse, finner jeg det naturlig at virkningsgrad ved marsfart er mest relevant i denne sammenhengen.
John Johansen
Jeg tror ikke brint reelt har mange chancer indenfor luftfart.
Der er vi 100% enige, og det er vi forøvrigt også om de gode fremtidige muligheder for batterier.
Der trives nogle bizarre myter om at mulighederne for at forbedre lithium ion batterier snart er udtømte.
Et passager fly fra Boing eller Airbus koster ca. 15.000kroner kiloet, så man kan smide hvad som helst efter for at optimere batterierne.
Gode motorers gennemsnitlige effektivitet er 30% uanset at du kunne stille dem på jorden og finde deres maksimale effektivitet, der nok ville være 38-43%.
Min forståelse er at dette er virkningsgrad ved marsfart i optimal høyde. Corcorde's Olympus-motor lå på 40% ved marsjfart (litt over Mach 2).
Det er altsammen fine data. Tak for dem.Et Tesla 2170 batteri ligger på 270Wh/kg omregnet til kWh per kilo er det 0.27kWh/kg. Ca. 1/3 af det ville indgå med strukturel styrke.</p>
<p>Et Tesla 4680 Roadrunner batteri ligger pt. på 375Wh/kg, men forventes snart over 400Wh/kg.</p>
<p>Specialist batterier fra Amprius ligger på 500Wh/kg, men har ikke strukturel styrke, så er i praksis dårligere end Tesla Roadrunner.
Men, første seriøse brintfly-prototype kommer sikkert først om ~5 år.
Første produktionsmodel nok 5 år senere.
Dét betyder, naturligvis, yderligere 10 års udvikling på batterier.
Flere firmaer forventer at ramme markedet med solid state-batterier indenfor 5 år. Med kapacitet på over 1 kW/Liter.
Jeg tror ikke brint reelt har mange chancer indenfor luftfart.
Ketill
Jeg vil foreslå at du oppdaterer deg med hensyn til antatt fremtidig prisutvikling for fornybart hydrogen. Faststoffbatterier vil nok bli mer energitette, men at de skal bli opp til seks ganger mer energitette enn dagens beste kommersielle batterier (se Teslas batterier) er ikke noe jeg ikke har fått med meg! Teslas batterier ligger nå på ca 0,17 kWh per kg og Eviations elfly (som er verdens mest avanserte elfly under utvikling) ligger på 0,27 kWh/kg.
Et Tesla 2170 batteri ligger på 270Wh/kg omregnet til kWh per kilo er det 0.27kWh/kg. Ca. 1/3 af det ville indgå med strukturel styrke.
Et Tesla 4680 Roadrunner batteri ligger pt. på 375Wh/kg, men forventes snart over 400Wh/kg.
Specialist batterier fra Amprius ligger på 500Wh/kg, men har ikke strukturel styrke, så er i praksis dårligere end Tesla Roadrunner.
For alle batterier gælder det at de sparer volumen og dermed overflade areal og frontareal, og at elmotorer vejer meget lidt samt kan bruges med force vectoring og gimbal til at styre fly og iøvrigt som i tilfældet med Eviations elfly også kan placeres, hvor flyet ellers ville trække mest turbulens med sig.
Der er iøvrigt ingen som ved om solid state batterier nogensinde bliver de mest energitætte batterier - indtil videre er det aldrig lykkedes at vippe klassiske lithium ion batterier af tronen og der er masser af forbedringer på vej til de klassiske lithium ion batterier.
Quantumscape, der kortvarigt var mere værd på børsen end Vestas nogensinde har været, påstår ringere densitet end Tesla Roadrunner og kan ikke bruges som strukturelle batterier.
Ketill
Dagens beste turbofanmotorer har en effektivitet i området 38 til 43%. Det meste av tapene er varmetap. De største motorene er mer effektive enn de mindre.
Kun i uger med to torsdage.
Du er skibs ingeniør, så du må altså kunne indse, at de her motorer måles på deres peak performance ved havniveau.
Gode motorers gennemsnitlige effektivitet er 30% uanset at du kunne stille dem på jorden og finde deres maksimale effektivitet, der nok ville være 38-43%.
John Johansen
Dét er da alligevel en virkelig flot virkningsgrad, for en forbrændingsmotor.
Det er målt ved havniveau.
De har dog løst en af de kæmpestore problemstillinger og har nu mulighed for at indstille bladene i motorerne.
De bedste motorer i dag flyver langt under kabinens ceiling height, fordi der er et economic ceiling height, hvor man finder et kompromis mellem højere luftmodstand lavere nede imod at optimere motorernes effektivitet.
Ketill
Hydrogen regnes å koste ca 1,5$ per kg rundt 2030, altså ca ca 28 øre per kWh. Dette kan sammenlignes med ca 37 øre per kWh for jetfuel i dag.
Gennemsnitsprisen globalt sidste uge var $560/ton ifølge IATA eller 3344DKK. Omregnet til dine ca. 37øre per kWh, så skulle jet fuel per kilo indeholde 9040kWh.
De 28øre per kWh passer derimod på en prik, så lige pt. er kWh prisen for dagens gennemsnitspris på hydrogen og jet fuel identisk.
Når du skriver ca 1,5$ per kg rundt 2030, så bunder det nok i en forventning om prisen på hydrogen fra vedvarende energi, og det er absolut i den høje ende af det realistiske i 2030.
Uanset prisen på brint, så kommer det dog ikke til at gøre brint realistisk til fly.
I et batterifly fylder batterierne ikke rigtigt noget, hvis der er tale om strukturelle batterier og den strukturelle styrke eliminerer 1/3 af deres egenvægt.
Det er så godt nok noget af et science fiction fly du har konstrueret der...
Først skal alt det der med "strukturelle batterier" lige bringes til at virke.
De fleste PR-meddelelser glemmer at nævne at kravene til elektrolytten i et batteri er diametralt modsat alle anvendelser af ordet "strukturelt" indenfor mekanisk design.
Dernæst skal man finde en måde at lave dem på, så de er lige så sikre som den alu/honeycomb konstruktion der anvendes idag.
Endelig skal der findes en løsning på at lave både selve batterierne og samlingerne imellem dem stærke nok til at kunne klare den expansion som trykforskellen medfører.
Og når det så er på plads, skal de gøres billige nok.
Ingen af delene er trivielle opgaver og det er på ingen måde vist at det overhovedet kan lade sig gøre.
Det ville være kanonsmart hvis det kunne, men pt. taler vi ren ønsketænkning.
Dét er da alligevel en virkelig flot virkningsgrad, for en forbrændingsmotor.Rolls-Royce regner med å komme opp i ca 50% virkningsgrad på deres Ultrafan-motorer om få år.
Det du sier er altså at om et elfly har batterier med ca dobbelt så høy energitetthet som jetfuel (altså ca 15 kWh/kg) , så vil et langdistanse elfly fungere.
Hvis vi bruger din logik så skal et brint drevet fly medbringe omkring 261.000 liter brint. Nu gad jeg godt vide hvor du vil opbevare al den brint i et fly, for det fylder over 5 gange mere end jet-fuel.
Men et enkelt lille spørgsmål. Hvor meget af energien i jet-fuel bruges til fremdrift af flyet og hvor meget går til spilde som varme energi? Det burde være et meget enkelt spørgsmål når du nu ved så meget mere end ingeniørerne hos Boeing og Airbus.
At jeg vet mer enn ingeniørene hos Boeing og Airbus, er din påstand. Jeg har aldri hevdet det!
Dagens beste turbofanmotorer har en effektivitet i området 38 til 43%. Det meste av tapene er varmetap. De største motorene er mer effektive enn de mindre.
Rolls-Royce regner med å komme opp i ca 50% virkningsgrad på deres Ultrafan-motorer om få år.
Flemming Frøkjær
Vægt er den begrænsende faktor for fly. Pladsen er ikke lige så stort et problem.
300 mennesker vejer 25 ton med bagage og skal bruge 130 kubikmeter kabine plads.
I et batterifly fylder batterierne ikke rigtigt noget, hvis der er tale om strukturelle batterier og den strukturelle styrke eliminerer 1/3 af deres egenvægt.
Vægten af brint er ikke begrænset til brændstoffet. Du skal medregne tankenes vægt og den vægt som flyets krop skal have for at kunne indeholde tankene.
Derudover er det da skønt at brint har en høj energidensitet, men der skal rigtigt meget hardware til at omdanne brinten til strøm. Pt. er de bedste fuelcells på 70% conversion efficiency, men det kommer de ikke til at være i fly, da luften skal trækkes ind og forvarmes.
Hvis et brintfly skal være miljøforsvarligt, så skal det pinedød konvertere vandet til hagl, der daler ned, da contrails er hovedbidraget til fly traffikkens klimabelastning og hvert kilo brint bliver til 9 kilo vanddamp.
Al ekstra vægt skal du kunne lette med og lande med og det betinger yderligere ekstra vægt.
Hvis du vil nå op i højere luftlag, hvor luftmodstanden er lav, så skal du kravle derop.
Derudover er overfladearealet og frontal arealet ikke uden betydning.
Det er bare ikke logisk at bruge brint til fly.
Det du sier er altså at om et elfly har batterier med ca dobbelt så høy energitetthet som jetfuel (altså ca 15 kWh/kg) , så vil et langdistanse elfly fungere.
Det er da dejligt at høre fra en der ved væsentlig bedre besked om elfly og har endnu bedre erfaring med elfly end ingeniørerne hos Boeing og Airbus, gad vide hvad ingeniørerne hos de selskaber egentlig får løn for, for de kan uden problemer erstattes af dig.
Men et enkelt lille spørgsmål. Hvor meget af energien i jet-fuel bruges til fremdrift af flyet og hvor meget går til spilde som varme energi? Det burde være et meget enkelt spørgsmål når du nu ved så meget mere end ingeniørerne hos Boeing og Airbus.
Men ved at reducere batteriernes vægt med 15-18 tons og stadigvæk have samme mængde energi, eller mere, så kan det lande sikkert.
Det du sier er altså at om et elfly har batterier med ca dobbelt så høy energitetthet som jetfuel (altså ca 15 kWh/kg) , så vil et langdistanse elfly fungere. Det tror jeg nok du har rett i!
Min Citroen C5 hybrid bil skulle have 13 kWh batteri kapacitet, som skulle række til 70 km med moderat hastighed - men i virkligheden kun ca 40km - med "blød hat kørsel". Så hvordan et 300 tons fly skal kunne flyve på et 300 kWh batteri, har jeg svært ved at forstå.
Et fly der flyver fra København til New York skal bruge omkring 40 tons brændstof, så man kan teoretisk putte 40 tons batterier i et fly, dog vil flyet være for tungt ved landing. Men ved at reducere batteriernes vægt med 15-18 tons og stadigvæk have samme mængde energi, eller mere, så kan det lande sikkert. Hvis for eksempel flyet med de 40 tons brændstof er nødt til at lave en nødlanding lige efter start, så er flyet nødt til at dumpe noget af det brændstof det har med, så det kan lave en sikker landing. Det store problem er faktisk vægten ved landing hvor nogle få tons for meget vægt kan være fatal. Derfor er det faktisk også et problem hvis der er mange svært overvægtige med et fly, for normalt går selskaberne ud fra en gennemsnitlig vægt pr passager. Så flyets total vægt ved landing er sådan set det afgørende
Jeg troede ellers at de fleste på Ing var nogenlunde veluddannede, men jeg kan se at ikke alle ved at man måler et batteries energi tæthed på celle niveau.
Det du skriver her er på mange måter riktig (når vi fokuserer på teknologien), men i den sammenhengen vi diskuterer her, bli dette poenget litt komisk av to grunner: 1) Vekt er svært kritisk for fly og en må derfor se på batteriets totalvekt (det hjelper ikke at det på cellenivå er bra om cellen må kles med bly) og 2) Her i denne diskusjone holdes batterifly opp mot hydrogenfly. Om vi på samme måte skulle se bort fra hydrogenets innpakning (godt isolerte tanker med en viss styrke), så ville jo hydrogenfly være fantastiske da drivstoffet veier nesten en tredjedel av jetfuel (per kWh). Inkludert tanker har hydrogen høyere energitetthet enn jetfuel.
Du tenker kanskje på langdistansefly som går i bane rundt jorden der hovedjobben er å få flyet opp i riktig høyde (ca 100 km) og fart (ca 8.000 m/s). Når en har kommet så langt behøves ikke mer energi. For en Boeing 737 er bildet et litt annet, her bruker en ca 2,5 ganger mer effekt (enn ved marsfart) de første 15 minuttene opp til marsjhøyde. Om vi antar at elflyet har en rekkevidde på 1.630 km så vil oppstigningen ta ca 25% av batteriets energi.
Om flyreisen er ca 300 km, brukes det meste av energien til oppstigningen (ingen horisontal fase).
Det er egentlig ret simpelt hvorfor det er flydende brint man arbejder med, det skyldes ganske enkelt at desto mere eksotisk og tåbelige projekterne er, desto stører tilskud bliver der bevilliget fra politikere som lever i en fjern drømmeverden.
De brændsler som er på gasform ved almindelige tryk og temperaturer bør fortrinsvis fremføres i ledninger, grænsen går omkring propan og butan, alt som er mere krævende er dumt at sigte efter.
En proffessionel lastbilchauffør må ikke køre rundt med 5kg uskyldig ilt eller butan i en trykflaske uden speciel uddannelse og certifikat, og så drømmer enkelte mennesker om at der slal køre en flåde af biler rundt med 18 årige vilde drenge i biler med brinttanke, det er rent galimatisen, og det vil utvivlsomt koste menneskeliv.
Min Citroen C5 hybrid bil skulle have 13 kWh batteri kapacitet, som skulle række til 70 km med moderat hastighed - men i virkligheden kun ca 40km - med "blød hat kørsel". Så hvordan et 300 tons fly skal kunne flyve på et 300 kWh batteri, har jeg svært ved at forstå. Marksføringensafdelingen har ikke talt med ingeniørerne. Det er ikke blevet QA inden publicering.
mvh
Torben Nielsen
Faststoffbatterier vil nok bli mer energitette, men at de skal bli opp til seks ganger mer energitette enn dagens beste kommersielle batterier (se Teslas batterier) er ikke noe jeg ikke har fått med meg! Teslas batterier ligger nå på ca 0,17 kWh per kg og Eviations elfly (som er verdens mest avanserte elfly under utvikling) ligger på 0,27 kWh/kg.
Jeg troede ellers at de fleste på Ing var nogenlunde veluddannede, men jeg kan se at ikke alle ved at man måler et batteries energi tæthed på celle niveau. Så de celler Tesla benytter idag har en energi tæthed på 250 Wh pr kilo, noget enhver ingeniør burde vide, når selv en stor del af lægfolk ved det. 400 Wh kilo er iøvrigt et tal som både Airbus og Boeing står bag og hvad der forsøg med batteri drevne fly viser. 1 kWh kilo til langdistance er fordi et fly uanset brændstof, bruger mest energi ved start og landing, når de først når flyehøjden bruges mindre energi.
Om en tar et fly med en kapasitet som Boeing 737 og videre antar at et elfly vil være dobbelt så effektivt med batteri i forhold til jetfuel (mer effektive motorer, bedre aerodynamikk) så får en følgende:
Her må jeg ha tenkt litt feil! Faktoren er nok heller tre enn to. Det vil si at rekkevidden blir heller 1.630 km og med dobbelt vekt av batterier ca 3.260 km. En stor forbedring, men fortsatt langt fra langdistanse!