【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。

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

>>84
プロペラは速度に比例して抵抗が増えるので
スピードを出せない
ターボファンはエンジン内を空気が通過するので
抵抗が少ない。ターボファンの方が効率が良い

>>83
スペースシャトルは離陸加速以後は推進力ほとんどないよ。大気圏内巡航もしないし。着陸時滑空だけ。

>>80
補聴器でおなじみの空気亜鉛電池とか、空気アルムニウム電池とかあるけど、エネルギー密度はリチウムイオン二次電池の5倍くらい。出力密度はだめかと思ってたけど、7割くらいはあるみたい。
だが、燃料精製や発電に比べて、使い捨て電池生成し続けるのはリサイクルするとしてもきついな

まあプロペラでも900キロくらい出せるのはわかってるから
旅客機程度の速度域なら問題ない
要はバッテリーの問題に尽きる

>>82
ダクテッドファンも高速化に向かない。整流で多少の高効率化もあるが、ダクト自体の抵抗もある。
ジェットエンジンがプロペラやダクテッドファンより高速化できるのは、ジェットエンジン高速排気もある。高バイパス比と言っても1/6〜1/9くらいは高速なジェットエンジン排気。

それと純粋に出力の大きさもあるんだろうな。レシプロエンジンなどではプロペラより小さな、羽が多いファンを高速で回すパワーがない。
ターボプロップをそのようにすればほれはターボファンエンジンそのもの、ってことなんだろうな。

ハイブリッドやモーターの利点て回生エネルギー使えるかどうかだと思うんだけどさ
空中で回生するにはでっかいプロペラつけんとあかんよね
そういう意味じゃジェットとは不向きなんじゃないかな

>>89
回生してどこで使う？
航空機の場合基本回生できそうなのは着陸前下降中。乗用車と違って巡航中は加減速や高度調整くらいでは所要エネルギーが負になることはないと思う。
そうなると使いどころは着陸前しかないわけで、大した回生は要らないと思う。
回生失敗したら着陸できないのは困るので、その分のエネルギーももっておくだろうし、そうなると回生は非常用だけにしてその他の要素を優先するのもいい。

時速500キロでノロノロ旅すんのか？
そこまでエコに気を使うなら家からネットで現地と繋げばいいだろ。

>>44
10時間飛んでると離陸時の燃料消費量は大したことないな、
カタパルトの為に各部構造強化して重くしても仕方がないし、無駄に電動モーター積んでもしょうがない。

クルマや船はいいとして
飛行機は重いと定員に効いてくるからな
燃費を人数割して運賃にしてるんだから多少減ったって重いと意味ないぞ

カタパルトで飛行機の外部からエネルギーを与えて、目的地までは弾道飛行にすれば搭載燃料は少なくてすむかな。
ただし、超長い滑走路とカタパルトを作らないと加速Gが高過ぎて中の人が死ぬからあんまり現実的じゃないかも。

>>94
カタパルトから発射して大気圏外にでるまでの大気抵抗減速を考えると、
30km/sとかまで加速しないといかんのでは？もしくはせめて成層圏に顔を出すカタパルト。
そういう速度で落ちてくる隕石も落下時はヘロヘロ。しかもこっちは上昇してその後弾道飛行できる速度がいる。

だからハイブリッド技術って優れてるんだよな
日本のトヨタのハイブリッド車とかハイブリッド車その物を叩く人が居るけどさ
ハイブリッドの技術の凄さ分かってない

車もハイブリッドが有効なんだが
トヨタが先行き過ぎてるんで使いませんwww

月旅行を電気だけでできるようになるといいね。
今のロケットは、大量の排気ガスを吐き出して大気汚染するし、
毎年何万便もロケットを飛ばして月に旅行などしたら、
地球環境が破壊されてしまいかねないから。

>>96
完全に電気にすると 電力会社から高い電気料金払うことになるんで
自分の車でガソリン入れて発電するよりもかえって割高になるという不思議な現象が発生

産業革命以降、ずっとお湯を沸かして発電してるから