【電池】電動航空機までの「つなぎ」にハイブリッドが有効、温暖化対策で［02/26］

電動航空機が飛ぶには、まだ何十年もかかるだろう。だから、航空機からの二酸化炭素排出量を削減する方法も考えた方がいい。

航空機は急速に増加している二酸化炭素汚染源の1つであり、地球温暖化の原因となる他の微粒子も放出するため、温暖化に非常に大きな影響を及ぼしている。とはいえ、現時点では空の旅をやめる以外に、汚染をなくす代替策は見あたらない。

ボーイング737やエアバスA320を電動化することの大きな問題の1つは、あれだけ大きな機体を長距離にわたって飛ばし続けるのに必要な電池の重量だ。最近、ネイチャー・エナジー（ Nature Energy）に掲載された論文によると、小型ジェット機クラスの機体には少なく見積もっても、800Wh/kg（1キログラムあたりのワット時）の比エネルギーの電池パックが必要だと分かった。

これは現在の最新型リチウム・イオン電池の4、5倍大きな数字であることが、2月11日付のネイチャー・サステナビリティ（Nature Sustainability）で新たな意見論文として発表されている。

論文の著者である、カーネギーメロン大学のバッテリー専門家ベンカット・ヴィスワナータン助教授と、ハイブリッド飛行機のスタートアップ企業「ズーナム・エアロ（Zunum Aero）」の創業者であるマット・ナップ主任技師は、リチウム・硫黄やリチウム・酸素といった次世代電池でさえその限界に達することはできないだろうと述べる。さらに、大型航空機を電動化するには、電気モーター、パワー・エレクトロニクス、バッテリー放電率、そして基本的な空気力学設計などの大幅な改善が必要になるだろう（「航空機「電化」に賭ける夢、 高出力の新電池開発を目指す 材料科学者たち」参照）。

これらを総合すると、「実用可能な完全電動航空機」に要する技術的進展までには何十年もかかるだろうと、論文著者らは述べている。

だが、それまでの間に航空機の排出を改善する方法は始められると論文著者らはいう。多くの企業が、短距離飛行用の1、2人乗り完全電動航空機や、何百キロメートルもの飛行が可能なモーターとガスタービンのハイブリッド航空機を開発しつつある。その1社が、12人乗りの「ハイブリッドから電動」航空機の2022年の完成を目指す、ズーナム・エアロだ（ヴィスワナタン助教授はズーナムの技術コンサルタントを務めている）。

排気量の少ない航空機が地域航空市場の一部で導入され始めれば、好循環が生まれるはずだ。市場におけるたった1つの「偉大なる技術躍進」よりも、ハイブリッド航空機への小さな前進の方が投資家にとっては魅力的であり、優秀な研究者たちを引きつけることにもなるだろう。それが段階的な進歩に対する支援になるとと論文の著者たちは訴えている。非常に重要なことは、そうした動きによって研究者や規制当局が、バッテリー駆動の航空機にまつわる困難な安全対策や冗長性、認可といった問題についても取り組むようになっていくことだ、とヴィスワナータン助教授はインタビューで述べた。

電池の性能が向上し続ければ、航空機はより長距離を飛べるようになり、さらに多くの乗客を運び、航空産業の二酸化炭素排出量を大きく減少させるはずだ。

もちろん、地球温暖化や、航空機による二酸化炭素排出量の増加が急速に進んでいることを考えれば、航空産業の浄化までに何十年も待つというのはあまりにも長すぎる。その代替手段についても真剣に考える必要がある。たとえば、カーボン・ニュートラルな燃料や大気中から温室効果ガスを除去する手段を考えること、そして人や物を移動させる手段について根本的に考え直すことだ。

https://cdn.technologyreview.jp/wp-content/uploads/sites/2/2019/02/12015007/download-za10-in-clouds-cropped-1182x787.jpg

https://www.technologyreview.jp/nl/hybrid-planes-could-shorten-the-leap-to-all-electric-737s/

プロペラ機に戻るのか？

推進用のプロペラの横に発電用の風車付けたら常にバッテリー充電できるんじゃね

電動ジェットエンジン

電動航空機が登場するまでにリチウム鉱物資源は枯渇してるだろｗ

わずか30年後の事だぞｗ

飛行船をモーターで動かせよ
モーターで飛行機飛ばそうなんて思うな

オーバーツアリングが現代リベラル社会のキモで、その根幹にある航空機は不可欠だから
自動車をさておいてＣＯ２削減に取り掛からねばなｗｗ

ちなみにコバルトは60年後に枯渇ｗ

モーターの時代はそう長く続かねーんだよｗ

>>1
化石燃料が質量あたりで有利なのは外部の大量の酸素が使えるからなんだよな。
高出力の燃料電池や空気を使う電池とかできれば、と思う。
現状は出力密度がまるで足らんけど

ＮＩＭＳだとコバルトも2050年には枯渇するとしてるけどな

ちなみに半導体に必須なガリウムや透明電極のインジウムも2050年には埋蔵量の数倍以上の需要になる
枯渇はすぐそこだ

半導体が無くなるかもしれないって懸念されてる時に、キテレツな電池航空機とかで資源を無駄遣いする必要あるのかね？

>>5
リチウムはリサイクルと、リサイクルもれ分は海から採取でも行ける

>>10
半導体材料みたいに製品に微量しか入ってないものはリサイクル大変そうだなり

つーか自家用車みたく個人ユースは限られてるし、航空機の総排出量って目くじらたてるほどのものなんかね

車のハイブリッドは回生ブレーキがあるからこそで
航空機じゃ意味ないよなぁ
燃料電池にするくらいなら水素燃やした方が効率良さそうだし
アルコール燃料でガスタービン回せばいいじゃん

>>11
ダウト

全然リチウムなんかリサイクルできねーからｗ
リチウムのリサイクル率知ってるのかね？　

つかリサイクルって簡単に言うけど、実際は難しいのｗ
純度を鉱物資源から取るより簡単に高められない

鉄スクラップのリサイクルで得られる鉄の品質・性質判ってるのかね
（電炉の鉄は加工性が高炉の物に比べてはるかに劣る）
レアメタルとなったら・・・ｗ

まぁそれは鉱物に限った話でもないけどなｗ　
紙は古紙じゃ強度や脱墨できねーってんで全くの森林資源使ってたのがばれたくらい
リサイクルが難しい

さらに海水云々と・・・ｗ

バカか？ｗ　理系の巣じゃねーのかｗ　ここはｗ
そういうドラエモンの話をするなと口酸っぱくして言ってるだろｗ

１トンの海水に含まれるリチウム化合物の量を書いてみろっての
コストがドンダケかかると思ってるんだかｗ

（そんなのが技術革新して低コストで集められると信じる理系が、どうして原発廃炉となったら
　明るい超先進的技術革新の話ができないのかｗ　理系って実に不思議だよなｗ）

>>13
CO2は2%くらいらしいが
NOXの排出量は無視できない模様。他の排出源が厳しく規制され対策されてることもある。
ジェットエンジンに触媒はつけられんわな。

航空機とか燃料水素を考えた方が良さそう

離陸時の最大出力と巡航出力の差だけ電動で負担してエンジン小さく出来たらトータルで効率はトントンでも都市近郊は環境負荷減らせるかな。

バッテリー搭載型電気自動車は普及しているの？

馬鹿じゃね？

>>15
ダンボールみたいなリサイクル優等生もいるしリチウムの話に鉄や紙を持ち出すのはどうかな
リチウムのリサイクル率の具体的な数字をただ書けばいいじゃん

いっそ原子力飛行機にしたら

一番燃料がかかるのは離陸時の加速

使えば軽くなる化石燃料の強み

離陸リニアカタパルトでアシストすればかなり燃料は少なくなる

別に戦闘機並みに早くする必要はない

昼間なら太陽電池で飛べるかもしれないが
結局プロペラ機だしスピードは低い

>>2
いや燃得ない、爆発しない水素に添加ガス飛行船だろう？？

ハイブリッドと言っても離陸時のアシストだけなんじゃね？
飛行時の充電はせずに地上で充電

>>5
バカは前提から無知だし

https://zuuonline.com/archives/172243
>「地球上からリチウムの原料がなくなるのではないか」との心配は不要のようだ。BNEF曰く、今後数十年にわたり抽出されるリチウム総量は全体の1％にも満たないという。不足しているのは原料ではなく、あくまで「生産量」である。

>>15
駄文をダラダラ書く前にググってみるということさえ出来ません

>海水中のリチウム濃度は他の元素と比べて比較的高いため採算ラインのボーダー上にあり、効率的な回収方法が開発されれば経済的に実用可能になる可能性がある

>リチウムを海水から抽出する技術を2014年に日本が開発

>>22
電池も使い終わったら空から放り投げれば軽くなる

>>21
もう車も電車もそれでいいよな

>>5
リチウムの前に、ヘリウムが無くなる方が早い。

バイオジェットはだめなん？
ユーグレナじゃむり？

船舶の電動化とかハイブリッドの現状はどうなってるの?

着陸時とかのエアブレーキ使う時に発電できるぐらいのプロペラが用意できると面白いかもな

バッテリー積むのは筋悪だよなぁ
衛星からマイクロウェーブで給電とかじゃないと

>>30
船舶はパワートレインの重さ大きさ無視できるから発電機＋モーターのシリーズハイブリッド化が進んでる、

ハイブリッドって離陸低速時のアシストでいくらか燃費減らすってことかね？
巡航時はバッテリーと電動機はデッドウェイトだからそっちで燃費が増えるのとどっちが効くかだな

飛行機の前に重油使ってる船をなんとかしろ
重くても運用出来る船でさえどうにもなってないのに
飛行機は無理
石油ストーブ禁止にもなってないのにアホかと

>>20
いまのところはリチウム電池のリサイクルは微量元素とケースみたい。
ホンダとかがはじめようとしている。
枯渇してきたら意地で開発するだろうとは思うが、確かにできるとは限らん。

ターボファンエンジンの燃費を良くしようとして
更にファンを大きくしてバイパス比を稼ぎ、回転を落とす為ギア化すると
ハイブリッドも良いんじゃねってなるね

ターボファンエンジンのコア部がガスタービンエンジンに相当して、
低圧タービン→シャフト→遊星ギアで接続されていたファンが
発電機→バッテリ→モーターで接続されるという感じ
効率がどうなのかわからないけど
ガスタービン1つに対してファンを複数配置することも可能
モーターOFFっておけば始動も楽そう

>>37
ファン大きくしすぎたら、先端速度大きいプロペラ機状態になって速度出せなくなるのでは？
と思ったら、高亜音速ターボプロップなんてのもあるから、いけるのか？

電動モーターの場合、高回転や大口径は不利やから、数を増やす方向やろね
今は電動に向いた新しい形態が模索されてる最中

離陸時に大量にエネルギーを使うんだから、
滑走路の地面から電力を得てモーターで車輪を回す仕組みにすれば
かなり燃料を減らせるんじゃないかと妄想してる

マイクロウェーブとかレーザーでエネルギーを補給できねーの(´・ω・`)？

今でも灯油で飛んでるんだからこれに対抗するのは無理
ラジコンじゃないんだから電動はないわ
ラジコン飛行機ですら積載重量の大部分がモーターとバッテリー
通常のエンジン以上に貨物や人を乗せる余裕なんて作れない

＞これらを総合すると、「実用可能な完全電動航空機」に要する技術的進展までには何十年もかかるだろうと、論文著者らは述べている。

電池ほど技術的ブレイクスルーが求められている分野は無いんだが、当分無理のようだな。

>>40
離陸から巡航高度まで上昇でもかな燃料使うし、巡航が圧倒的長時間だから、そんなに減らないかな。

高負荷領域に限った電動アシストでジェットエンジンの高効率化低公害化図るとか、離着陸のみ電動で低騒音化とかでいってもいいな。
バッテリーは容量少なくてよい。
着陸時電力は巡航時に充電。
出力密度は必要になるけど。

>>35
規制は始まってるらしいな

これ書いたのは文系の知恵遅れ。豆な。

環境負荷が低い航空機

離陸時は離陸専用の電動ユニットを
旅客ユニットに接続して離陸する。
巡航高度に達したら離陸ユニットは離脱して
空港に戻る。

目的地までの巡航は旅客ユニットだけで行う。
旅客ユニットは巨大な太陽電池翼で発電しながら
電動ダクテッドファンで推進する。
なお重量抑制のため旅客ユニット内は乗客は全裸。

目的地に到着したら旅客ユニットで着陸する。
なお空港には滑走距離を抑えるための送風設備がある。

このシステムを採用すれば大気汚染は現代の航空機の1/100に抑えられる。