'เครื่องบินไฮบริด' ทำให้การบินมีความยั่งยืนได้อย่างไร

เนื่องจากจำนวนผู้คนที่เดินทางทางอากาศเพิ่มขึ้นทุกปี และเทคโนโลยีที่จำเป็นสำหรับการลดการปล่อยคาร์บอนยังไม่พร้อมสำหรับการใช้งานในวงกว้าง

ซึ่งเทคโนโลยีเดียวหรือการเปลี่ยนแปลงในการปฏิบัติงานของเครื่องบินจึงไม่เพียงพอที่จะบรรลุการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ จำเป็นต้องมีการผสมผสานกลยุทธ์ต่างๆ ที่ได้รับการสนับสนุนจากสิ่งจูงใจและนโยบายที่เหมาะสม ซึ่งอาจรวมถึงการอัพเกรดโครงสร้างพื้นฐานของสนามบิน การผลิตเชื้อเพลิงที่ยั่งยืน หรือการนำเทคโนโลยีการขับเคลื่อนใหม่ๆ มาใช้

ข้อมูลจาก The World Economic Eorum ระบุว่า การใช้พลังงานไฟฟ้าถูกนำมาใช้เพื่อลดการปล่อยคาร์บอนในอุตสาหกรรมยานยนต์ และตอนนี้ก็กำลังถูกสำรวจว่าเป็นเส้นทางที่เป็นไปได้สำหรับการบิน เที่ยวบินที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ใช้พลังงานที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่เพื่อจ่ายไฟให้พัดลมไฟฟ้าในการขับเคลื่อน เนื่องจากไม่เกี่ยวข้องกับการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิล การใช้พลังงานไฟฟ้าจึงสามารถกำจัดการปล่อยก๊าซคาร์บอนในเที่ยวบิน รวมถึงก๊าซที่ไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอื่นๆ ได้

แต่ก๊าซเรือนกระจกยังคงสามารถปล่อยออกมาได้ในขณะที่ผลิตแบตเตอรี่และผลิตไฟฟ้าที่จำเป็นในการชาร์จไฟ ดังนั้น ต้องใช้แหล่งไฟฟ้าที่ยั่งยืนในการชาร์จ ควบคู่ไปกับหลักปฏิบัติในการผลิตแบตเตอรี่ที่ยั่งยืน เพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกโดยรวมอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเครื่องบินไอพ่น

อย่างไรก็ตาม เครื่องบินที่ใช้พลังงานแบตเตอรี่ทำให้เกิดความท้าทาย แบตเตอรี่ในปัจจุบันมีน้ำหนักมากกว่าเชื้อเพลิงเครื่องบินเจ็ทในปริมาณที่เทียบเคียงได้เกือบ 50 เท่า เครื่องบินยังต้องบรรทุกเชื้อเพลิงหรือพลังงานแบตเตอรี่มากกว่าที่จำเป็นสำหรับการเดินทาง เพื่อให้สามารถบินและลงจอดได้อย่างปลอดภัยหากเปลี่ยนเส้นทางไปยังสนามบินอื่น สำหรับภารกิจระยะสั้น นี่เป็นเปอร์เซ็นต์ที่สำคัญของเชื้อเพลิงทั้งหมดที่บรรทุกไปได้ และน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มให้กับเชื้อเพลิงที่เครื่องบินใช้ ส่งผลให้ระยะทางที่สามารถเดินทางได้ลดลง

เครื่องบินไฮบริด

นี่คือสาเหตุที่เครื่องบินไฮบริดสามารถเป็นส่วนหนึ่งของการแก้ปัญหาความท้าทายในการลดคาร์บอนของการบิน เครื่องบินไฮบริดใช้แหล่งพลังงานเพิ่มเติมและพลังงานจากแบตเตอรี่

มีหลายทางเลือกสำหรับแหล่งเชื้อเพลิงสำรองและวิธีการรวมระบบขับเคลื่อนเข้าด้วยกัน เช่น เชื้อเพลิงสำรองอาจถูกเผาในเครื่องยนต์ที่แยกจากกันหรือในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อจ่ายพลังงานให้กับมอเตอร์แบบเดียวกับแบตเตอรี่ เป็นต้น เซลล์เชื้อเพลิงสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าจากปฏิกิริยาเคมีโดยใช้ไฮโดรเจนได้ พลังงานแบตเตอรี่และเชื้อเพลิงสำรองสามารถใช้เพื่อจ่ายพลังงานให้กับเครื่องบินพร้อมกันหรือสลับกันได้

ทางเลือกไฮบริดที่มีแนวโน้มอย่างหนึ่งคือการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โบเพื่อจัดหาพลังงานสำหรับปริมาณสำรองที่ต้องการ การรวมแหล่งเชื้อเพลิงเพิ่มเติมจะเพิ่มความซับซ้อนและน้ำหนักของเครื่องบิน แต่การวิเคราะห์ของ AIA แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นอาจน้อยกว่าน้ำหนักของแบตเตอรี่ที่อาจจำเป็นสำหรับการสำรอง แม้ว่าน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นจะช่วยเพิ่มการใช้พลังงาน แต่ก็จะทำให้ระยะการบินของเครื่องบินเพิ่มขึ้น

ประสิทธิภาพของเครื่องบินไฮบริดและแบตเตอรี่สามารถปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นได้โดยใช้มอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องยนต์ไอพ่นที่โดยทั่วไปใช้กับเครื่องบินโดยสารจะมีประสิทธิภาพมากกว่าหากมีขนาดใหญ่กว่า แต่นี่ไม่ใช่กรณีของใบพัดไฟฟ้า การวางตำแหน่งใบพัดขนาดเล็กหลายใบตามแนวยาวของปีกหรือการใช้ใบพัดปลายปีกอาจช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของอากาศพลศาสตร์ได้อย่างมาก

สนามบินยังสามารถได้รับประโยชน์จากเครื่องบินไฮบริดอีกด้วย

เครื่องบินไฮบริดยังสามารถลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของสนามบินและปรับปรุงคุณภาพอากาศในท้องถิ่นได้ เครื่องบินสามารถปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ถึง 95% สิ่งนี้สามารถลดลงได้โดยใช้เครื่องบินไฟฟ้าจากแบตเตอรี่เพื่อกำจัดการปล่อยก๊าซคาร์บอนและมลพิษที่เป็นอันตรายอื่นๆ

เที่ยวบินที่ใช้ไฟฟ้าเต็มรูปแบบจะต้องมีโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จที่สนามบินทั้งขาเข้าและขาออก ในทางกลับกัน เครื่องบินไฟฟ้าไฮบริดนำเสนอโซลูชันที่พร้อมใช้งานในขณะที่โครงสร้างพื้นฐานการชาร์จนี้ถูกสร้างขึ้น

แบตเตอรี่เครื่องบินไฮบริดสามารถชาร์จได้ในเที่ยวบินหรือภาคพื้นดินโดยโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงไอพ่นบนเครื่องบิน หากสนามบินปลายทางไม่มีโครงสร้างพื้นฐานในการชาร์จ สิ่งนี้จะลดผลประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมของการดำเนินงานไฟฟ้าไฮบริด แต่จะขยายจำนวนสนามบินที่เครื่องบินไฮบริดสามารถบินได้ในขณะที่โครงสร้างพื้นฐานการชาร์จกำลังเปิดตัว

ข้อจำกัดของเครื่องบินไฟฟ้าไฮบริด

การปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกี่ยวข้องกับการชาร์จแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับแหล่งไฟฟ้าที่ใช้เป็นอย่างมาก แน่นอนว่าการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจะลดลงเมื่อแหล่งพลังงานหมุนเวียนเติบโตขึ้น แต่การวิเคราะห์ของ AIA แสดงให้เห็นว่าการใช้ไฟฟ้าจากโครงข่ายไฟฟ้าในปัจจุบันเพื่อขับเคลื่อนเครื่องบินจะผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นประมาณ 25% ในบางพื้นที่และภายใต้สถานการณ์บางอย่าง กว่าการใช้เครื่องบินที่ใช้เชื้อเพลิงไอพ่น

การผลิตแบตเตอรี่ยังอาจทำให้เกิดมลพิษได้มากกว่าการประมวลผลเชื้อเพลิงเครื่องบิน เนื่องจากกระบวนการทำเหมืองและการผลิตที่เกี่ยวข้องนั้นใช้พลังงานอย่างสูง วิธีการเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะดีขึ้น แต่ความไม่แน่นอนยังคงอยู่และขึ้นอยู่กับประเภทของแบตเตอรี่ที่เลือกสำหรับเครื่องบิน

คือสาเหตุว่าทำไมการสร้างเส้นทางที่ชัดเจนในการลดการปล่อยคาร์บอนให้กับทุกอุตสาหกรรมจึงเป็นเรื่องสำคัญ ตัวอย่างเช่น ประโยชน์ของการสร้างพลังงานหมุนเวียนมากขึ้น จะขยายไปไกลกว่าภาคพลังงาน

สร้างเที่ยวบินระยะสั้นแบบผสม

ปัจจุบัน เครื่องบินไฟฟ้าไฮบริดส่วนใหญ่ที่อยู่ระหว่างการพัฒนามีเป้าหมายบินได้ไม่เกิน 500 กม. ซึ่งเป็นกลุ่มตลาดที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกน้อยกว่า 6% ของผู้โดยสารทั่วโลก เมื่อแบตเตอรี่มีกำลังมากขึ้น เครื่องบินไฟฟ้าไฮบริดอาจเข้ามาครองตลาดการบินระยะสั้น (ซึ่งก็คือการเดินทางสูงสุด 1,500 กม.) ซึ่งคิดเป็น 33% ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของผู้โดยสารทั่วโลก

จำเป็นต้องมีแนวทางอื่นในการลดการปล่อยคาร์บอนในการบินระยะกลางและระยะไกล เช่น การพัฒนาเชื้อเพลิงทดแทนเครื่องบินไอพ่นที่ยั่งยืน หรือการเปลี่ยนไปใช้เชื้อเพลิงใหม่ทั้งหมด เช่น ไฮโดรเจน การเพิ่มประสิทธิภาพผ่านการเปลี่ยนแปลงฝูงบินและการปรับปรุงการปฏิบัติงานจะเป็นส่วนสำคัญของโซลูชัน net-zero ทั่วทั้งอุตสาหกรรมอย่างแน่นอน