חברות סטארט אפ מנסות לפתח מטוסים חשמליים שיפחיתו את זיהום האוויר בתחבורה האווירית, שאחראית לבערך 3% מכלל פליטות גזי החממה בעולם. הבעיה היא שהמטוס החשמלי של ימינו יכול לשאת בבטחה רק 12 נוסעים בערך למרחק של כ-50 קילומטר בלבד, זאת לפי ניתוח שנערך לאחרונה.
הגורם המגביל הוא הסוללה, ובייחוד כמות האנרגיה שאפשר לאחסן בחלל קטן. אם נאלצתם לקפל את הרגליים כדי להידחק למושב שליד החלון, או אם גבו מכם תוספת מחיר על חריגה ממשקל המזוודה, אתם מכירים את מגבלות המרחב והמשקל המחמירות במטוסים.
צפיפות האנרגיה של הסוללות הקיימות בימינו מספיקה רק להפעלת המטוסים הקלים ביותר. ואפילו במטוסים האלה, היא תספיק רק לטיסה שמִשכה כרכיבת אופניים ארוכה.
כבר שלושים שנה שסוללות דוחסות יותר ויותר אנרגיה לחללים יותר ויותר קטנים, וייתכן ששיפורים נוספים בתחום זה אכן יהפכו את המטוסים החשמליים לחלופה אפשרית למטוסים הקיימים. אבל אנחנו עדיין לא שם, ובסופו של דבר עתידם של המטוסים החשמליים עשוי להיות תלוי בעתידה של טכנולוגיית הסוללה.
"הדרך הזולה, המהירה והירוקה ביותר לנוע בעולם"
טיסה חשמלית היא רעיון מפתה מבחינות רבות. תחום התעופה אחראי לשיעור גדל והולך מפליטות גזי החממה העולמיות האחראיות לשינוי האקלים. מטוסים הפועלים על סוללות יוכלו להאיץ את הפחתת פליטת הפחמן הדו-חמצני במגזר הזה.
הפחתת הפליטות בתחום התעופה תהיה מאורע משמעותי. מטוס עם סוללות, שמשתמש באנרגיה מתחדשת, יוכל להפיק 90% פחות פליטות מהמטוסים של ימינו, המונעים בדלק סילוני, כך אומר ג'איאנט מוּחוֹפּאדהאיָה, אנליסט תחבורה במועצה הבינלאומית לתחבורה נקייה (ICCT). הפליטות הנותרות יגיעו בעיקר מתהליך ייצור הסוללה, שאותה יצטרכו להחליף כפי הנראה מדי שנה ברוב המטוסים.
במטוס חשמלי, כ-70% מהאנרגיה המשמשת לטעינת הסוללה תשמש להנעת המטוס. יתכן שיהיה אובדן ביצועים מסוים בסוללה ובמנוע, אבל זוהי רמת יעילות גבוהה בהשוואה לאפשרויות הירוקות. במימן ובדלק סינתטי, למשל, היעילות עלולה לרדת עד ל-20-30% בלבד
סוללות הן גם דרך יעילה לנצל חשמל: במטוס חשמלי, כ-70% מהאנרגיה המשמשת לטעינת הסוללה תשמש להנעת המטוס. יתכן שיהיה אובדן ביצועים מסוים בסוללה ובמנוע, אבל זוהי רמת יעילות גבוהה בהשוואה לאפשרויות הירוקות האחרות העומדות על הפרק. במימן ובדלק סינתטי, למשל, היעילות עלולה לרדת עד ל-20%-30% בלבד.
בהתחשב בפוטנציאל, יש כמה חברות סטארט אפ שמקוות לפתח עד סוף העשור מטוסים חשמליים קטנים שיטוסו טיסות קצרות יחסית. Heart Aerospace, חברת סטארט אפ שוודית, היא אחת מאלה שמנסות כיום לממש את ההבטחה שהסוללות טומנות בחובן - להביא לשוק את המטוס החשמלי. מטוסיה, בהם 19 מושבים, צפויים להתחיל בטיסות מבחן ב-2024, והמנכ"ל אנדרס פוֹרסלוּנד אומר שהם עשויים להתחיל בטיסות מסחריות כבר ב-2026. "המטרה שלנו היא ליצור את הדרך הזולה, המהירה והירוקה ביותר לנוע בעולם", אומר פורסלונד.
החברה מתכננת להתחיל בשווקים מצומצמים – כמו טיסת דילוגים בין פיורדים בסקנדינביה. את נתיבי הטיסה האלה קשה להחליף בתחבורה יבשתית, ובמדינות אחדות, כמו נורווגיה, ייתכן אף שהממשלה תסבסד את הטיסות האלה. פורסלונד אומר שהטיסות האלה הן רק ההתחלה והמטרה היא להרחיב את הטיסות האזוריות לכל העולם. לטענת החברה, טכנולוגיית הסוללה הקיימת מאפשרת למטוסיה לטוס 400 קילומטר. זה בערך המרחק בין ניו יורק לבוסטון או בין פריז ללונדון.
אבל אפילו בטיסות קצרות כאלה נדרש לא מעט כוח סוללה. המטוסים של Heart יישאו כ-3.5 טון סוללות, מה שיתן להם כוח שקול לזה של 8-10 מכוניות חשמליות. חברת הסטארט אפ האמריקאית Wright Electric שואפת לייצר מטוסים גדולים יותר. תוכניתה היא לקחת מטוסים קיימים של 100 מושבים ולהמיר את הנעת המטוסים מדלק לסוללות לצטורך טיסות קצרות, והיא צופה שטיסותיה יתחילו ב-2026.
"טכנולוגיית הסוללה פשוט לא שם עדיין"
יש בתעשייה גם ספקנים שחושבים שאין היתכנות למטוסים כאלה ללא שיפורים משמעותיים בסוללות. "טכנולוגיית הסוללה פשוט לא שם עדיין", אומר מוחופאדהאיה. בדוח שפרסמה לאחרונה ICCT, מוחופאדהאיה ועמיתיו טוענים כי טכנולוגיית אחסון האנרגיה הקיימת מגבילה מאוד את טווח הטיסה החשמלית. "אם להודות על האמת, הופתענו לגלות כמה הטווח גרוע", הוא אומר. לפי האומדנים באשר לצפיפות הסוללות הקיימת ומגבלות המשקל של המטוסים, האנליסטים מעריכים שמטוס בו 19 מושבים המונע בחשמל יהיה בעל טווח טיסה מרבי של כ-260 קילומטר - הרבה פחות מהטווח שהחברה מצהירה עליו, 400 קילומטר.
פורסלונד טוען שההערכות של משקיפים חיצוניים אינן נותנות תמונה מדויקת בנוגע לטכנולוגיה של החברה. זאת כי הם אינם חשופים לפרטים בנוגע לסוללות שלה ולעיצוב המטוס שלה, שכן החברה מתכננת לעצב מטוס משלה ולא להמיר דגם קיים לסוללות.
גם הדרישה לרזרבות של אנרגיה עלולה להגביל בפועל משמעותית את טווח הטיסה של המטוסים החשמליים. מטוס זקוק לרזרבה של אנרגיה כדי לחוג מעל שדה התעופה חצי שעה נוספת למקרה שלא יוכל לנחות מיד, ועליו להיות מסוגל להגיע לשדה תעופה חלופי במרחק 100 קילומטר במקרה חירום.
כשמביאים בחשבון את כל זה, הטווח של מטוס בן 19 מושבים יורד בפועל מ-160 קילומטרים בערך ל-5 קילומטרים בערך. במטוס גדול יותר, כמו המטוס של Wright שבו 100 מושבים, הטווח בפועל הוא פחות מ־10 קילומטרים. "הדרישה לרזרבות היא מה שמחסל את הסיפור הזה בסופו של דבר", אומר אנדראס שייפר, מנהל מעבדת מערכות התחבורה האווירית ביוניברסיטי קולג' בלונדון.
בינתיים, הדלק והמימן יביאו אותנו למרחקים ארוכים יותר
בשורה התחתונה, אומר שייפר, עתיד המטוסים החשמליים תלוי בעתידה של הסוללה. לפי הניתוח שביצעה ICCT, סוללות יצטרכו להכפיל את צפיפות האנרגיה שלהן כדי להתאים לטיסות הקצרות שחברות הסטארט אפ מכוונות אליהן. שיפור כזה מתקרב ככל הנראה לקצה גבול היכולת של סוללות הליתיום-יון המשמשות כיום בכלי רכב חשמליים ובמוצרי צריכה אלקטרוניים. אפילו אם תושג התקדמות כזאת, הצמצום בפליטות בתחום התעופה יהיה פחות מ-1% בלבד עד 2050.
לדברי שייפר, כדי שמטוסים חשמליים ימלאו תפקיד משמעותי יותר בהפחתת הפליטות בתחבורה האווירית, יש להגדיל את צפיפות האנרגיה פי ארבעה. זה אומר כנראה שיידרשו סוגים חדשים של סוללות כדי להביא לשוק את המטוסים החשמליים.
בינתיים, לטכנולוגיות אחרות כמו דלקים אלטרנטיביים ומימן ירוק יש צפיפות אנרגיה הרבה יותר גבוהה, ולכן הן מועמדות טובות יותר לטיסות ארוכות - זאת בתנאי שיהיה אפשר לייצר אותן בעלות משתלמת בהיקפים הנדרשים. במקרה כזה, ייתכן שמטוסים חשמליים ימריאו בקרוב, אולי עוד לפני סוף העשור, אבל הם כנראה לא ייקחו אותנו רחוק במיוחד ובמספרים גדולים. לעת עתה, אלא אם יש פיורד בדרך, אולי פשוט עדיף לכם לרכוב על אופניים או לתפוס רכבת.
תרגום: תומר בן אהרון
.Copyright 2022 MIT Technology Review, Inc. Distributed by Tribune Content Agency LLC
https://www.technologyreview.com/2022/08/17/1058013/electric-planes-taking-off-challenges