Vlády, korporace i jednotlivci investují do vývoje a výroby elektrických letadel velké sumy. V současné době probíhá u různých týmů vývoj a testy asi 170 elektrických letadel. Většina jich je určena pro soukromé, firemní a příměstské cestování, ale například Airbus tvrdí, že do roku 2030 plánuje mít verze pro 100 cestujících.
Airbus nabízí atraktivní řešení Už v roce 2010 se Airbus vydal na cestu elektrifikace a vyvinul první plně elektrický čtyřmotorový akrobatický letoun CriCri na světě. Od té doby dosáhl v elektrifikaci letadel významného pokroku. Jeho plně elektrické letadlo se dvěma vrtulemi E-Fan úspěšně překročilo kanál La Manche v roce 2015. Úspěšné byly také demonstrační projekty elektrického vertikálního vzletu a přistání (eVTOL). Letouny Vahana a CityAirbus absolvovaly mnoho hodin přísných a komplexních programů letových testů a vývojářům se podařilo zajistit bezpečnost a vysoký výkon. Jedním z dalších hlavních výzkumných projektů byl Airbus E-Fan X, partnerství společností Airbus, Rolls-Royce a Siemens. Jednalo se o namontování jediného 2MW (2 700 hp) elektrického motoru poháněného palubním generátorem na čtyřmotorový zkušební letoun BAe 146. Experiment byl ale loni zrušen, předtím, než mohl být systém testován za letu, protože ekonomické následky covidové epidemie vedly Airbus k přehodnocení vývojových priorit. Airbus loni na podzim však oznámil, že připravuje projekt Air Race E, který se stane prvním plně elektrickým letadlovým závodem na světě. První kolo mezinárodních závodů se má konat v letošním roce. Vedený předním světovým promotérem leteckých závodů Jeffem Zaltmanem má závod způsobit revoluci v leteckých závodech a propagovat inovace v oblasti elektrického letectví. Airbus je oficiálním zakládajícím partnerem společnosti Air Race E. Ta vytvoří mainstreamovou platformu, na které lze rychle vyvíjet, rozvíjet a zrychlovat inovace v oblasti elektrického pohonu. Cílem soutěže je podpořit vývoj a přijetí čistších, rychlejších a technologicky vyspělejších elektrických motorů, které lze použít pro leteckou mobilitu a případně na komerční letadla. Air Race E bude následovat formát podobný populární sérii Air Race 1, sportu známého jako vzdušné závody formule 1. Osm letadel s elektrickým pohonem bude závodit přímo proti sobě na těsném okruhu 5 km, pouhých 10 m nad zemí a rychlostí vyšší než jakýkoli pozemní motoristický sport. Airbus se nyní zavázal postavit první letadlo s nulovými emisemi na světě do roku 2035. Jeho plány se spoléhají na vytvoření hybridních systémů využívajících k výrobě elektrické energie motory na plynné turbíny spalující vodík a vodíkové palivové články. Ale zde je významný problém. Většina dnešních dodávek vodíku pochází z metanu (tedy z fosilního paliva), který se mísí s párou při vysokých tlacích. Jedná se o energeticky náročný proces vytvářející značné množství oxidu uhličitého. Aby letadlo mělo skutečně nulové emise, muselo by být poháněno vodíkem vyrobeným mnohem ekologičtějším způsobem, a bylo by ho zapotřebí velkého množství. Ale podle Glenna Llewellyna, viceprezidenta Airbusu pro letadla s nulovými emisemi, společnost nakonec najde řešení. „V příštím desetiletí, aby společnost jako celek splnila Pařížskou dohodu a splnila naše klimatické cíle, musíme přejít na obnovitelný vodík,“ vysvětluje. Airbus připravuje patentovou přihlášku pro konfiguraci na bázi s vodíkovými palivovými články, kterou by měla překonat problémy s nasazením na velká dopravní letadla. Zatímco menší letadla s vrtulovým pohonem, až do 20 míst, mohou při testování výkonu na vodíkový pohon využívat výhod standardních dvoumotorových uspořádání, větší konstrukce s větším doletem vyžadují jiné řešení. Například konstrukci samostatných pohonných systémů jednotlivě namontovaných na křídle. Každý modul funguje jako samostatný motor, který obsahuje nádrž na kapalný vodík, palivové články, elektromotory a vrtuli a další elektronické a chladicí systémy.
NASA slibuje překvapení Také v jiných částech světa pokračuje vývoj elektrických letadel. Týmy NASA dokončí letos stavbu a připraví na první let nadzvukové letadlo X-59 QueSST, které poskytne data, jež by mohla vést k rychlejšímu cestování na dlouhé vzdálenosti po celém světě. Druhým překvapením bude první let plně elektrického experimentálního letadla X-57 Maxwell, které bude tišší a až o 500 % účinnější než konvenční letadla. Bude to za dvě desetiletí první X-letoun s posádkou vyrobený NASA. Je navržen tak, aby pomohl vyvinout standardy pro budoucí plně elektrická letadla. X-57 Maxwell začal svůj vývoj jako čtyřmístný konvenční lehký letoun Tecnam P2006T, jehož pístové motory byly nahrazeny 12 elektromotory. Novinka má úzká křídla, která zvýší účinnost snížením odporu za letu, a je napájena lithium-iontovými bateriemi. Vývoj elektrických letadel pokračuje i v dalších projektech. Nyní byly zveřejněny výsledky nedávno dokončeného pětiletého projektu za 2 miliony dolarů, který pro NASA vedla University of Tennessee v Knoxville. Zdá se, že by mohly mít velké důsledky pro konstrukci a výkon letadel pro nadcházející desetiletí. „Vyvinuli jsme vysoce výkonný inventor s nízkou hmotností, který se hodí pro elektrický pohon letadel, což NASA určila jako cíl projektu,“ řekl Fred Wang z výzkumného týmu univerzity. „Umožňuje větší účinnost paliva a také rapidně snižuje množství produkovaného znečištění.“ Na základní úrovni pomáhá invertor, který Wang a jeho tým vyvinuli, měnit energii v leteckých motorech na fyzický pohyb. Motor je řízen elektronicky přímo, díky čemuž má plynulou regulaci i hladký chod. Funguje na principu elektronického řízení otáček, který snižuje vibrace, opotřebení a poskytuje vyšší výkon při nižší hladině hluku. Je to první inventor na světě, který je schopen pracovat na megawattové úrovni pomocí kryogenního chlazení. Tým ukázal, že technologie je škálovatelná na mnohem větší velikosti, což je zásadní pro rozsáhlou adaptaci. Díky kryogennímu chlazení, kterého lze dosáhnout bez zvýšení hmotnosti pomocí zkapalněného zemního plynu nebo kapalného vodíku, se inventor hodí pro budoucí supravodivé motory. A to je jedna z dalších možností. NASA pracuje na nové technologii pro elektrický letoun budoucí generace N3-X s hybridním křídlem, který využívá turboelektrický distribuovaný pohonný systém. Toto letadlo je vybaveno dvěma supravodivými generátory namontovanými na koncích křídel a několika supravodivými motory pro provoz ventilátorů namontovaných na horní části trupu. N3-X je plně turboelektrické, supravodivé letadlo s mnoha pokročilými technologiemi, které společně zajišťují více než 70% snížení spotřeby paliva ve velkém osobním letadle se dvěma uličkami. Kapalné vodíkové palivo se používá v turbogenerátorech namontovaných na křídlech k výrobě více než 30 MW energie distribuované 14 motorovým ventilátorům na zádi vozidla. Ty pomáhají snižovat spalování paliva účinným vytvářením tahu a opětovným napájením zadní mezní vrstvy.
MIT: Létání s nulovým dopadem V cestovní výšce emitují letadla stálý proud oxidů dusíku do atmosféry, kde mohou chemikálie setrvávat a vytvářet ozon a jemné částice. Oxidy dusíku (NOx) jsou hlavním zdrojem znečištění ovzduší. Předchozí výzkum ukázal, že produkce těchto chemikálií v důsledku globálního letectví vede každý rok k 16 000 předčasných úmrtí. Inženýři amerického MIT (Massachusetts Institute of Technology) nyní přišli s konceptem pohonu letounu, který podle jejich odhadů eliminuje 95 % emisí NOx, a tím sníží počet souvisejících předčasných úmrtí o 92 %. V nové hybridní elektrické nebo „turboelektrické“ konstrukci by zdrojem energie letadla byla konvenční plynová turbína, avšak integrovaná do nákladního prostoru letadla. Tam by poháněla generátor, který by generoval elektřinu, a ta by následně poháněla motory. Emise produkované plynovou turbínou by se odváděly do katalyzátoru, systému regulace emisí, který by výfukové plyny před vypuštěním do atmosféry vyčistil. „Jde o obrovskou technickou výzvu, ale neexistují žádná základní fyzikální omezení,“ říká Steven Barrett, profesor letectví a astronautiky na MIT. „Pokud se chcete dostat k leteckému sektoru s nulovou čistou hodnotou, jedná se o potenciální způsob řešení části znečištění ovzduší, která je významná a technologicky docela životaschopná.“ Podrobnosti o návrhu, včetně analýz jeho potenciálních nákladů na palivo a dopadů na zdraví, byly zveřejněny v časopise Energy and Environmental Science. Ve svém novém článku vědci vypočítali, že pokud by byl takový hybridní elektrický systém implementován do Boeingu 737 nebo Airbusu A320, zvýšená hmotnost by vyžadovala jen o 0,6 % více paliva než u klasického letadla. Tato koncepce by sice byla o něco těžší než klasické letadlo, ale mnohem méně než při využití baterií. Tým nyní pracuje na návrzích letounu s „nulovým dopadem“, tedy bez emisí NOx a dalších škodlivých látek, jako je oxid uhličitý. /Karel Sedláček/
