In de transportsector werpt elektriciteit zich steeds meer op als de meest aangewezen krachtbron voor de toekomst. In de luchtvaart lijkt de introductie van de elektrische motor echter minder logische dan in het wegvervoer of de scheepvaart. Volgens het magazine The Economist lijken er met de huidige technologieën wel een aantal oplossingen mogelijk, maar daarbij kijkt men vooral naar hybride alternatieven.

“Constante verbeteringen in de batterijtechnologie hebben geleid tot de creatie van luchttaxi’s en andere kleine elektrische vliegtuigen,” aldus The Economist. “Maar zelfs de sterkste batterijen zijn momenteel niet in staat om grotere toestellen luchtwaardig te maken.”

“Batterijen zijn niet in staat om een traditionele vloot vliegtuigen met honderdvijftig zitplaatsen voor korte afstanden aan te drijven. De toestellen zouden onmogelijk van de grond los kunnen komen. De batterijen die nodig zijn om de motoren aan te drijven, zouden immers veel te zwaar wegen om de vliegtuigen te laten opstijgen. Experts zien in de luchtvaart voor elektriciteit wel een toekomst, maar daarbij denken ze vooral aan hybride toepassingen.”

Regionaal

In eerste instantie denkt de sector daarbij aan kleinere hybride lijnvliegtuigen, die op regionale routes een vijftigtal passagiers zouden kunnen vervoeren. Een van de voorbeelden is het Project 804 van de bedrijven Pratt & Whitney en Collins Aerospace, twee dochters van de groep United Technologies.

Zij hopen over drie jaar een eerste vlucht met een hybride aandrijving te kunnen uitvoeren. “Op regionale routes met een duur van ongeveer een uur maakt de hybride combinatie een brandstofbesparing van minstens 30 procent mogelijk,” benadrukt Paul Eremenko, chief technology officer van United Technologies.

The Economist wijst erop dat er verschillende manieren zijn om een hybride vliegtuig aan te drijven. Project 804 koos voor het systeem van een parallelle hybride. Daar gebeurt de aandrijving door een verbrandingsmotor, versterkt door een elektromotor die zijn voeding van een batterij krijgt.

Het alternatieve systeem gebruikt een aandrijving die exclusief beroep doet op een elektromotor, die echter op zijn beurt voeding krijgt van een verbrandingsmotor. In beide systemen blijft de vereiste capaciteit van de batterijen beperkt, waardoor een belangrijke gewichtsbesparing mogelijk is. “Vooral bij het opstijgen moet het vliegtuig zijn volle kracht kunnen inzetten,” zegt The Economist. “Voor de rest van de vlucht is minder vermogen noodzakelijk.”

In de plannen van de hybride vliegtuigen is vaak voorzien dat een van de motoren door een elektrische krachtbron wordt vervangen. De elektromotor moet tijdens het opstijgen worden ingezet, maar kan tijdens de rest van de vlucht worden gespaard of afgekoppeld.

Bij het dalen kan de elektromotor bovendien omgekeerd draaien om als een generator te fungeren. Op die manier kan het vliegtuig zijn batterijen voor een volgend start opladen. Die procedure kan ook voor de nodige noodhulp zorgen indien de landing moet worden afgebroken.

Airbus

Bedrijven zoals Ampaire uit Los Angeles of Zunum Aero uit Seattle werken eveneens aan de bouw van hybride passagiersvliegtuigen. Al deze toepassingen kunnen werken met elektromotoren met een vermogen van ongeveer 500 kilowatt.

“Voor grotere toestellen zouden echter beduidend krachtiger motoren – mogelijk tot 20 megawatt – nodig zijn,” aldus The Economist. “Een mogelijk alternatief is een model met een groter aantal kleinere motoren. Om deze ideeën verder te kunnen uitwerken, zijn echter ook op het gebied van aerodynamica en elektriciteitsdistributie nieuwe toepassingen noodzakelijk.”

Airbus werkt samen met Rolls-Royce en Siemens aan de ontwikkeling van een elektrisch regionaal vliegtuig voor het vervoer van een honderdtal passagiers. Het vliegtuig werkt met vier motoren, waarbij een traditionele krachtbron door een elektromotor is vervangen. Indien dat model goede resultaten oplevert, zou een systeem met twee traditionele en twee elektromotoren kunnen worden ontworpen.

“Met de inzet van elektrische motoren kunnen de vliegtuigbouwers hun ecologische voetafdruk verminderen,” werpt The Economist op. “Voorlopig lijkt de sector daarbij echter voor hybride oplossingen te zullen moeten kiezen.”