Hollandsk flyekspert: Batterierne er stadig for tunge til rene elfly
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Hollandsk flyekspert: Batterierne er stadig for tunge til rene elfly

Illustration: Airbus

Mark Voskuijl er flyingeniør og lektor med speciale i fremdrift og design på institut for Aerospace Engineering på Delfts tekniske universitet. Han har i en årrække forsket i flydesign, både i forhold til selve flyets udformning og den motorteknologi, der skal sikre, at flyet overhovedet flytter sig.

Selvom der i de senere år er kommet et mindre antal rent elektriske fly på markedet, så er Mark Voskuijl overbevist om at kommercielle elektriske fly til passagertransport ligger et godt stykke ude i fremtiden. Problemet er kort sagt batteriet:

»Når vi bygger civile fly, gælder det om at få dem så lette så muligt, at vi kan transportere flest muligt mennesker og samtidig have plads til brændstof. Men energiindholdet i batterier er kun omkring 200 Wh/kg. Til sammenligning har flybrændstof et energiindhold på cirka 12.000 Wh/kg,« siger han til ing.dk.

Læs også: Nasa afslører planer om nyt elektrisk fly

Flyingeniør Mark Voskujil fra det tekniske universitet i Delft, tror, at elektriske fly først bliver interessante, når batteriers energikapacitet bliver tre gange højere end i dag - måske først omkring 2035. Illustration: TUDelft

Og der er andre udfordringer: Hvis et traditionelt passagerfly skal flyve 10.000 kilometer, så er halvdelen af flyets vægt ved start brændstof. Efter 10.000 kilometers flyvning er vægten altså blevet halveret:

»Men sådan fungerer det ikke med elfly, hvor batterierne stadig vil veje det samme. Så højere vægt betyder større vinger og mere modstand,« siger Mark Voskuijl.

Derfor er der brug for batterier med højere energiindhold. Forskerne vurderer, at energiindholdet skal op på mindst 700 Wh/kg, før det bliver relevant at tale om helt eller delvist elektriske fly.

Udskift de små dele først

I stedet har Mark Voskuijl og hans kollegaer på universitet undersøgt, hvor batterier først og lettest kan komme ind i flytrafikken, og her vil være oplagt at starte med al det udstyr, der bliver brugt til alt andet end fremdrift.

Det gælder for eksempel hydraulik, som i dag forsynes med el fra en turbine placeret i flyets haleror:

»Men vi bliver nødt til at vente på bedre batterier, når det gælder selve fremdriften. Det er vores vurdering, at vi skal hen til 2035, før vi ser de første kommercielle passagerfly på el. Her vil det det ikke engang være fuldt elektrisk, men en hybrid, hvor el bruges til start, og når flyet så er i luften, vil det gå over på en forbrændingsmotor. Under indflyvning kunne batterierne oplades,« siger han. Det svarer til den måde, en hybridbil kan opsamle energi til batterierne på, når der trykkes på bremsen.

Læs også: Firma vil sende el- og hybrid-passagerfly på vingerne i 2020

Så selvom de hollandske forskere er skeptiske over for det fuldt elektriske passagerfly, så ser de også nogle designfordele ved at bruge el. Hybridflyene kan nemlig optimeres, så forbrændingsmotoren til fremdrift, når flyet er luften, kan fungere mere optimalt end en motor, som også skal fungere ved start, hvor der er brug for meget kraft (thrust).

Der er dog håb for de elektriske fly:

»Men vi bliver nok nødt til at vente på udviklingen af batterier med ekstremt højt energiindhold. Det kunne for eksempel være lithium-luft-batterier, hvor det teoretiske energiindhold er på niveau med flybrændstof,« siger Mark Voskuijl.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Nu skal man jo ikke kun fokusere på energi per kg, men også i høj grad hvor godt det omsættes til brugbar trykkraft.

  • 4
  • 0

Energitætheden i brint er 142 MJ/kg - jetfuel 42,8 MJ/kg

Brændstoffet om bord for det samme arbejde vejer altså kun 1/3. Dertil kommer en højere virkningsgrad.

Med bilindustriens kunststoftanke på 700 bar er brint/brændselsceller/batterier og elmotorer det rigtige mix.

Flyene kan opsamle energi i batteriet under hele landingsforløbet og bruge elmotorer i stellet til taxikørsel

Hertil skal lægges at det er et ægte tiltag mod forurening og klimaforandringer.

  • 3
  • 4

Energitætheden i brint er 142 MJ/kg - jetfuel 42,8 MJ/kg

Brændstoffet om bord for det samme arbejde vejer altså kun 1/3.

Forskellen er dog at A1 kan opbevares i trykløse tanke, så vi er nødttil at have MJ per kg fuel + tanke - ikke blot fuellen.

At have 700 bars tanke svarende til energiindholdet i de 2.5 tons A1 fuel, der blev nævnt for en indenrigs MD80 i en anden tråd ville bekymre mig - - - og kryogent endnu mere.

mvh Flemming

  • 7
  • 1

"Brint er den perfekte løsning og brændselsceller kan alt"

Brint er "bundet" på hænder og fødder, til andre grundstoffer.
Det er MEGET svært at "binde op" og det koster enorme mængder energi.

Brint fylde meget, er aggresivt overfor materialerne der opbevare det, kræver store tryktanke eller, endnu værre, krygone tanke.
Brændselsceller, er også tunge, optager plads og har tab, som der skal medregnes.

Så hver gang nogen foreslår brint, går det galt, både i brændstof økonomien, i energiøkonomien og i den monetære økonomi.

Hvis brint skal bruges til fly, er det både enklere og mere effektivt at brænde det af i en jetmotor eller raketmotor.
Ingen CO2, kun vanddamp!

  • 6
  • 1

Ud over opbevarings problematiken som nævnt tidligere, findes der ikke lige en god el dreven motor som giver samme energi-til-thrust konvertering i 10 Km's højde, som en jet (turbofan) motor. Dette problem er uændret uanset om man vælger brint eller batterier som opbevaring.
En moderne turbofan som fx GE90 (en af de større) kan levere ca 500 kN thrust, det varer til ca 65MW . Det er altså noget af en el-motor man skal have fat i.

Der er lavet masser af forsøg med brint drevne fly gennem tiden men ingen har fundet de vise sten endnu.

  • 3
  • 0

Skal en diskutere hydrogenfly som kan gå rimelig langt, er bare tanker med flytende hydrogen aktuelt da høytrykkstanker (700 bar) blir alt for tunge i forhold til energien de oppbevarer. En tankbil med maksimalt store høytrykkstanker kan bare ta med 1100 kg hydrogen, mens en tilsvarende tankbil kan frakte ca 4 tonn med flytende hydrogen.

Flytende hydrogen har man håndtert i årtier. En vet hva som skal til uten at det er enkelt.

Så glem høytrykkstanker i forbindelse med fly (utenom småfly og treningsfly).

  • 3
  • 0

Hydrogren har 2,8 ganger mer energi per kg enn jetfuel. Også en av totalbildet! Tankene for hydrogen må ha et volum som er ca fire ganger større enn for jetfuel.

  • 3
  • 0

Mange har forsøgt sig med en vurdering af vægten af de nødvendige batterier. Det kræver ikke en ekspert!
Det er ret simpelt, hvis jeg sammenligner med en Tesla 85.
Den har 550 kg batterier og kan køre ca. 400 km. Hvis den kørte på benzin, ville den bruge ca. 25 kg (30 liter) benzin på samme distance. - Husk det er en tung bil!
Indenrigsflyet har 2,5 ton brændstof om bord, og bruger skønsmæssigt det halve (1,2 ton) på en tur.
Teslas tal viser, at batterierne vejer ca. 20 gange mere end den nødvendige benzin, og hvis det er korrekt, vil et Li-ion-batteri til flyet veje 20 x 1,2 ton = 24 ton !!!
Omvendt: To elmotorer vejer meget mindre end to forbrændingsmotorer. Forskellen kender jeg ikke præcist, men det kan andre vurdere.
Men selv ved en betydelig reduktion af motorernes vægt, kan der næppe "blive plads" også til passagerer og bagage! - Selv på en kort indenrigsflyvning.
Men artiklen erkender jo også, at det er en evt. fremtidig mulighed.

  • 0
  • 0

Omvendt: To elmotorer vejer meget mindre end to forbrændingsmotorer. Forskellen kender jeg ikke præcist, men det kan andre vurdere.


Gør de nu også det ?
Skal du lave en elmotor som kan generere de 65 MW en jet motor yder, så bliver det en ret tung sag. Jeg kender heller ikke tallene, men jeg har set diverse beregninger rundt omkring som siger at en el-motor, der skal give samme thrust som en jet, vil veje minimum det dobbelte, (hvis det da overhovedet kan lade sig gøre).

  • 0
  • 0

Ok, mit gæt på, at en tilsvarende elmotor vejer mindre end en forbrændingsmotor var igen baseret på Tesla, hvor jeg umiddelbart mener, at motoren vejer betydelig mindre end en benzinmotor med samme maks-ydelse. Men jeg ved det ikke med sikkerhed.
Kan vi vække en stærstrøms/maskin-ingeniør for en kommentar om dette???

  • 0
  • 0

Problemet er jo også at det er ikke godt nok at kunne matche flyets startvægt. De færreste fly vil kunne lande med den samme vægt som de starter med. Efterhånden som brændstoffet forbruges reduceres vægten. Et batterie vejer det samme enten det er opladet eller tomt.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten