Ограниченные характеристики аккумуляторов долгое время препятствовали электрификации авиации. Но благодаря новой технологии, ситуация может измениться.
РЕКЛАМАРазрабатываемый в НАСА новый тип аккумулятора может помочь совершить революцию в авиаперевозках.
На долю авиации приходится около 2,4% мировых выбросов CO2. Учёные уже давно ищут способ электрифицировать авиаперевозки, чтобы свести вредные выбросы к нулю.
Однако уже существующие аккумуляторные батареи подходят только для определённого типа, лёгких летательных аппаратов - беспилотников, например.
Пассажирским самолётам эти технологии не обеспечивают достаточной мощности для полётов на дальние расстояния. Поэтому они пока не нашли широкого применения в воздушных перевозках.
Литий-ионные аккумуляторы, используемые в электромобилях и персональных устройствах, в свою очередь, не соответствуют стандартам безопасности, необходимым для применения в авиации. Из-за их воспламеняемости нельзя при перелёте сдавать в багаж такие предметы, как ноутбуки и телефоны.
Поэтому для того, чтобы полёты на электротяге стали реальностью, нужно искать другое решение. Именно в этом направлении и проводят исследования учёные НАСА.
Что такое твердотельный аккумулятор и как он может питать самолёты?
Американское космическое агентство разрабатывает технологию, в которой не используются жидкие электролиты - из-за них у многих батарей проблемы с безопасностью. Эти вещества подвержены цепным реакциям, в результате которых они нагреваются и под воздействием тепла могут загореться.
В рамках проекта "Твердотельные аккумуляторы, повышение возможностей перезарядки и безопасности" (SABERS) учёные работают над альтернативным вариантом батарей с "твёрдым" телом электролита. Такой аккумулятор не только обладает необходимой для самолётов мощностью, но и сохраняет твёрдую структуру даже при повреждении, а значит, не воспламеняется.
Его прототип имеет плотность энергии 500 Вт ч/кг. Это вдвое больше, чем у стандартного литий-ионного аккумулятора.
Для летательных аппаратов также требуется, чтобы их источник питания быстро разряжал энергию. В НАСА взяли за основу аналогию с ведром. По ней, энергоёмкость - это то, сколько ведро может вместить, тогда мощность - это то, как быстро оно может быть опустошено. Электросамолёты должны высвобождать энергию с необычайно высокой скоростью.
Учёным удалось увеличить скорость разряда твердотельных аккумуляторов в 10 раз, и ещё в пять - по мере усовершенствования прототипов. Также эти батареи могут выдерживать температуры, вдвое превышающие максимальную для литий-ионных альтернатив. Они компактнее и лёгче по весу, что позволяет вместить "больше энергии на меньшей площади".
"Эта конструкция не только позволяет уменьшить вес батареи на 30-40%, но и удвоить или даже утроить количество энергии, которое она может хранить, что значительно превосходит возможности литий-ионных батарей, которые считаются передовыми", - говорил ещё в прошлом году Рокко Виджиано, куратор проекта SABERS.
Могут ли электрические самолёты вскоре стать реальностью?
Твердотельные батареи всё ещё находятся на стадии тестирования, оно обходится очень дорого. Кроме того, прежде чем их начнут использовать на коммерческих рейсах, они должны пройти всесторонние испытания.
Это означает, что пройдёт немало времени, прежде чем мы увидим реальное применение этой технологии. Однако недавние успехи НАСА в увеличении скорости разряда твердотельных аккумуляторов позволили устранить некоторые препятствия, стоявшие ранее на пути создания электросамолётов.