Από την απαρχή της αεροπορίας, τα αεροπλάνα τροφοδοτουσαν τις μηχανές τους με καύσιμα που είχαν ως βάση τον άνθρακα, όπως βενζίνη ή κηροζίνη.
Αυτά περιέχουν πολλή ενέργεια σε σχέση με το βάρος τους, παρέχοντας αρκετή ισχύ που απαιτείται για να απογειώσει τα μεγάλα εμπορικά αεροπλάνα.
Αλλά με το πετρελαίο να εξαντλείται και με τις κυρώσεις για εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου να αυξάνονται, το μέλλον των αερομεταφορών δείχνει να εξαρτάται από την εξεύρεση μιας εναλλακτικής πηγής ενέργειας.
Μια πιθανή λύση φαντάζει η ηλεκτρική ενέργεια.
Ένα πρώτο βήμα είναι η ανάπτυξη αεροσκαφών με κανονικές τουρμπίνες τζετ, που όμως μεγιστοποιούν τη χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας σε όλα τα υπόλοιπα συστήματα του αεροσκάφους. Η ιδέα είναι να μειωθεί σημαντικά η κατανάλωση καυσίμου, βελτιώνοντας τη συνολική ενεργειακή απόδοση.
Στην πράξη, αυτό σημαίνει μείωση του βάρους του αεροσκάφους, μείωση της οπισθέλκουσας με βελτιωμένη αεροδυναμική και τη βελτιστοποίηση του ύψους πτήσης για να καταναλώνουν λιγότερα καύσιμα.
Όμως, αν και οι βελτιώσεις αυτές μπορούν να εξοικονομήσουν καύσιμα, αυτό από μόνο του δεν είναι αρκετό. Η στροφή προς πιο βιώσιμα αεροπλάνα απαιτεί σημαντικές και μακροπρόθεσμες καινοτομίες.
Τέτοιες σημαντικές καινοτομίες συχνά ακολουθούν τις στρατιωτικές ανάγκες. Ο κινητήρας τουρμπίνας τζετ αναπτύχθηκε κατά τη διάρκεια του Β Παγκοσμίου Πολέμου, ενώ το φράγμα του ήχου έσπασε για πρώτη φορά στο πλαίσιο του ανταγωνισμού κατά τη διάρκεια του Ψυχρού Πολέμου.
Η κούρσα για νέες τεχνολογίες οδήγησε σε σημαντικές βελτιώσεις στην απόδοση και την αξιοπιστία, οι οποίες μεταφέρθηκαν και στην εμπορική αεροπορία κάνοντας το διηπειρωτικό αεροπορικό ταξίδι πραγματικότητα.
Το Κονκορντ ήταν η απόλυτη έκφραση αυτής της μεταφοράς στρατιωτικής υψηλής τεχνολογίας στα εμπορικά αεροπλάνα, αλλά παρά την εκπληκτική απόδοσή του δεχόταν πολλές καταγγελίες για υπερβολικό θόρυβο και ρύπανση.
Τα σύγχρονα αεροπορικά ταξίδια με τζετ εξακολουθούν να μαστίζονται από τις ίδιες περιβαλλοντικές ανησυχίες, αλλά ο στρατός δεν έχει ένα προφανές κίνητρο να σχεδιάσει αεροσκάφη περισσότερο φιλικά προς το περιβάλλον, καθώς αρκείται στο να τα κάνει πιο γρήγορα.
Έτσι η επόμενη μεγάλη καινοτομία μάλλον θα προέλθει από κάπου αλλού.
Η ηλιακή ενέργεια, ενώ είναι μια ενδιαφέρουσα τεχνική πρόκληση, δεν είναι ιδιαίτερα ρεαλιστική επιλογή για τις μαζικές μεταφορές επιβατών.
Όπως μπορεί να φανεί από το αεροσκάφος Solar Impulse, η παραγόμενη ισχύς από τους ηλιακούς συλλέκτες σε ένα πολύ ευρύ άνοιγμα φτερών είναι αρκετή για να μεταφέρει μόνο το αεροσκάφος και τον πιλότο.
Η αύξηση της χωρητικότητας στις μπαταρίες σε συνδυασμό με τη μείωση βάρους τους είναι το κλειδί για τη βιωσιμότητα στα ηλεκτρικά αεροπλάνα.
Τα αεροπλάνα συνήθως έχουν μεγαλύτερο χρόνο τροφοδοσίας από ένα αυτοκίνητο, έτσι η ταχεία επαναφόρτιση είναι πιθανή και μπορεί να είναι αποτελεσματική, καθώς τα υπάρχοντα αεροπλάνα κάνουν περίπου την ίδια ώρα για να ανεφοδιαστούν με καύσιμα.
Έτσι η ηλεκτρική φόρτιση σε περίπου 1 ώρα είναι λογική, ωστόσο το κρίσιμο πρόβλημα είναι η ενεργειακή πυκνότητα – πόση ενέργεια μπορεί να αποθηκεύσει η μπαταρία σε σχέση με το βάρος της;
Τυπικές μπαταρίες ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται σήμερα, έχουν μέγιστη ενεργειακή πυκνότητα της τάξης του 1 εκατομμυρίου τζάουλ ανά κιλό, και ενώ νέες έρευνες υπόσχονται υψηλότερες πυκνότητες, ακόμα δεν διατίθενται τέτοια προϊόντα στο εμπόριο.
Ένα εκατομμύριο τζάουλ ακούγεται πολύ, ωστόσο δεν είναι, αν το συγκρίνουμε με τα 43 εκατομμύρια τζάουλ ανά κιλό για τα καύσιμα των αεροσκαφών. Η αντικατάσταση της δεξαμενής καυσίμων με μια μπαταρία που ζυγίζει 43 φορές περισσότερο δεν είναι μια βιώσιμη επιλογή.
Έτσι προφανώς υπάρχει ένα σημαντικό πρόβλημα αποθήκευσης που πρέπει να επιλυθεί για να μπορέσει η ηλεκτρική ενέργεια να τροφοδοτήσει μεγάλα αεροσκάφη για μεγάλες αποστάσεις. Πως λοιπόν θα ταιριάξει η ηλεκτρική ενέργεια με την μακροπρόθεσμη προοπτική για τα εμπορικά αεροπορικά ταξίδια;
Παρά τις προφανείς τεχνικές προκλήσεις, το πρωτότυπο αεροσκάφος E-Fan της Airbus πρόκειται να τεθεί σε παραγωγή το 2017. Το Ε-Fan είναι ένα πολύ ελαφρύ διθέσιο αεροπλάνο που τροφοδοτείται από δύο ηλεκτρικούς κινητήρες τουρμποφάν, ωστόσο με ταχύτητα και ικανότητα μεταφοράς πολύ χαμηλότερες από εκείνες που απαιτούνται για εμπορικές πτήσεις.
Μέσα στην επόμενη δεκαετία, αυτή η τεχνολογία μπορεί να επεκταθεί στις πτήσεις μικρής εμβέλειας και στα επιχειρηματικά αεροπλάνα – ειδικά στις διαδρομές που εξακολουθούν να χρησιμοποιούν αεροσκάφη με συμβατικές προπέλες.
Η Airbus έχει μεσοπρόθεσμα σχέδια για ένα τέτοιο αεροσκάφος με χωρητικότητα 60 επιβατών, καθιστώντας το κατάλληλο για πτήσεις μικρών αποστάσεων, όπως για παράδειγμα από την Αθήνα στα νησιά.
Η ασφάλεια και η αξιοπιστία στα ηλεκτρικά αεροσκάφη είναι τα σημαντικότερα που πρέπει να διευθετηθούν, πριν αρχίσουν οι παραγγελείες από εμπορικές αεροπορικές εταιρείες.
Όπως το ηλεκτρικό αυτοκίνητο δεν έχει επιτύχει ακόμη την καθολική εμπιστοσύνη από το κοινό, έτσι και για τα νέα αεροπλάνα η αξιοπιστία θα έχει σημαντικό αντίκτυπο στην εμπιστοσύνη των καταναλωτών.
Αν μερικά πρωτότυπα, όπως το E-Fan βοηθήσουν να οικοδομηθεή η εμπιστοσύνη του κοινού, ίσως αυτό να αποτελέσει ένα “σημείο καμπής” στην αντιμετώπιση των τεχνικών προκλήσεων που υπάρχουν σε κάθε νέα μορφή μετακίνησης, ιδίως στον τομέα των αερομεταφορών που έχει ένα ιστορικό της ταχείας καινοτομίας.
Καινοτομίες – ιδιαίτερα στα νέα υλικά, στην αποθήκευση ενέργειας και στα ηλεκτρονικά συστήματα – μπορούν να φέρουν τα αμιγώς ηλεκτρικά αεροπλάνα στους αιθέρες μας μέσα στις επόμενες δύο δεκαετίες.
