Budoucnost letectví: elektřina, vodík, biopaliva nebo hybridy?

Podle Mezinárodní energetické agentury emise oxidu uhličitého z letecké dopravy v posledních dvou desetiletích raketově rostou.

Statistiky ukazují, že letecký provoz se před razantním omezením způsobeným pandemií podílel na produkci globálních emisí ze spalování fosilních paliv téměř 3 %; ročně vypouštěl do ovzduší téměř 1 Gt emisí. Do roku 2050 by komerční letadla ale mohla chrlit až 24 % celosvětových emisí uhlíku.

Podle posledních dat Evropské organizace pro bezpečnost leteckého provozu Eurocontrol tvořily v roce 2020 až třetinu evropských leteckých emisí lety na krátké vzdálenosti do 1500 kilometrů. Vývojáři a letecké společnosti proto přicházejí s nápady, jak zejména letadla s kratším doletem „přebarvit na zeleno“. Ve hře jsou vodík, elektřina, biopaliva, hybridní stroje nebo úsporné moderní technologie.

Do oblak s elektřinou

V Anglii už loni v září poprvé brázdilo oblohu letadlo s vodíkovými palivovými články. Šlo o šestimístné letadlo Piper třídy M od společnosti ZeroAvia. O svých plánech letounu na vodíkový pohon zveřejnil podrobnosti také letecký gigant Airbus. Společnost uvedla, že stroj s ekologičtějším pohonem by měl vstoupit do provozu v roce 2035.

Další z možností bezemisní letecké dopravy budoucnosti počítá s elektrickém pohonem. Vývojem takzvaného eVTOL, letounu na elektrický pohon s vertikálním vzletem a přistáním, se již několik let zabývají například společnosti Volocopter nebo Lilium.

Start elektrického letounu, který bude schopen přepravit 9 cestujících na vzdálenost až 1046 kilometrů, plánuje na druhou polovinu letošního roku také Eviation Aircraft Ltd. Firma již představila prototyp svého „příměstského“ letadla s názvem

Alice a tvrdí, že do komerčního provozu ho dostane v roce 2024. Alice má tradiční design s pevnými křídly a uplatnění bude hledat zejména na americkém trhu, kde v současnosti na kratších vzdálenostech operuje řada lehčích letadel.

Společnost už údajně nashromáždila více než 150 objednávek včetně velkého regionálního dopravce Cape Air, který létá v oblasti New Yorku a Nové Anglie.

Další americký dopravce United Airlines oznámil nákup 100 nových elektrických letadel ES-19 od společnosti Heart Aerospace. Současně s nákupem oznámil i kapitálový vstup do firmy přes svůj fond United Airlines Ventures.

Devatenáctimístný letoun mají pro United provozovat Mesa Airlines, které se zaměřují na lety na kratší trasy. Podle výrobce se má letoun s doletem až 250 mil dostat do pravidelného provozu v roce 2026.

Nízkonákladová letecká společnost EasyJet představila společně s vývojářskou firmou Wright Electric projekt 180místného plně elektrického proudového letounu s doletem kolem 500 kilometrů, který by měl být do roku 2030 by nasazen na kratší trasy například z Paříže do Londýna.

Zajímavý pokus ukazující provozní úspornost elektrických letadel provedla Cessna. Její letoun Caravan 208 B pro 9 cestujících upravený na elektrický pohon spotřeboval za 30 minut ve vzduchu elektřinu v ceně šesti dolarů. U konvenčního letounu by půlhodinový let přišel na 300 až 400 USD.

Masivnějšímu rozšíření elektrického pohonu pro letadla na delší lety zatím brání omezení v podobě hmotnosti baterie. Baterie, ale také palivové články, jsou zatím vhodné opravdu jen pro menší letadla létající na vzdálenosti do 1 000 kilometrů.

Hlavním problémem je hustota energie definována jako počet watthodin (Wh), které lze získat z jednoho kilogramu paliva. Hustota energie současné lithium-iontové baterie může být 250 Wh/kg, zatímco hustota energie tryskového paliva nebo petroleje je zhruba 12 000 Wh/kg.

Baterie navíc nelze umístit do křídel a jejich hmotnost zůstává stejná, i když jsou vybité. Letecký expert Duncan Walker z Loughborough University spočítal, že největší osobní letadlo na světě Airbus A380 by na standardní dolet 15 000 kilometrů potřebovalo baterie 30krát těžší, než je současná váha paliva, což znamená, že takové letadlo by se nikdy ani neodlepilo od země.

Ekologicky čisté palivo pro letecké motory

Společnosti General Electric a její francouzský partner Safran. se zaměřují na vývoj nových leteckých motorů s menší spotřebou paliva, které by snížily emise až o pětinu. Technologie s názvem CFM Rise by měla vstoupit do služby už někdy kolem roku 2025.

Program Rise bude kompatibilní s udržitelným leteckým palivem a také s vodíkem. Jde o motor s otevřeným ventilátorem na rozdíl od krytých proudových motorů komerčních letadel. Společný podnik CFM nyní vyrábí motory pro Boeing 737 Max a také pro Airbus A320neo.

Francouzská energetická společnost ENGIE představila letos v únoru plán na výstavbu zeleného leteckého paliva v Normandii. Konsorcium má ambiciózní plán vyrábět syntetický e-kerosin pomocí elektřiny z obnovitelných zdrojů a biogenního CO2.

Kromě leteckých gigantů typu Airbus, Air France-KLM, výrobce letecké techniky Safran a provozovatele pařížských letišť Groupe ADP zahrnuje i německého specialistu na elektrolyzéry Sunfire. V něm drží od roku 2015 podíl ČEZ prostřednictvím svého investičního fondu Inven Capital.

United Airlines zase oznámily dohodu o nákupu letadel od start-upu Boom Supersonic, který vyvíjí letouny s názvem Overture. Stroje jsou konstruovány tak, aby zvládly provoz na 100 % udržitelné letecké palivo.

Ještě další cestou ke snížení leteckých emisí jsou hybridní stroje. Jedním z nejsledovanějších experimentů je E-Fan X, společný projekt firem Airbus, Siemens a Rolls-Royce. Koncept je založen na letadle BAE 146 pro 100 cestujících se čtyřmi motory. Jeden z nich o výkonu 2MW je na elektřinu. Zkušební let měl být letos v dubnu, ale zatím neproběhl.