با این حال، پیشرفت سریع فناوری باتری، موتورهای الکتریکی و طراحی هواپیما باعث شده چشمانداز پروازهای برقی نسبت به چند سال قبل بسیار جدیتر شود. شرکتهای نوپای اروپایی در حال توسعه هواپیماهایی هستند که میتوانند برای مسیرهای کوتاه و منطقهای مورد استفاده قرار گیرند.
برخی از این شرکتها امیدوارند هواپیماهای برقی خود را تا پایان این دهه وارد خدمات مسافربری کنند و در صورت موفقیت، مسافرانی که از مسیرهای کوتاه اروپایی استفاده میکنند ممکن است در اوایل دهه ۲۰۳۰ تجربه پرواز با هواپیمای باتریدار را داشته باشند.
کارلوس لوپز د لا اوسا، مدیر فنی هوانوردی در فدراسیون اروپایی حملونقل و محیط زیست، معتقد است پروازهای برقی و هیبریدی میتوانند بخشی مهم از راهکار کاهش انتشار در سفرهای کوتاه و کاهش وابستگی اروپا به سوخت جت وارداتی باشند. چرا اروپا برای پروازهای برقی آمادهتر است؟
اروپا یکی از مناسبترین مناطق جهان برای آزمایش هواپیماهای برقی محسوب میشود. دلیل آن را باید در ترکیبی از عوامل جستوجو کرد؛ از سیاستهای سختگیرانه اقلیمی گرفته تا وجود تعداد زیادی فرودگاه کوچک و شبکه متراکم مسیرهای منطقهای.
در بسیاری از کشورهای اروپایی، فاصله میان شهرها نسبتاً کوتاه است و تعداد زیادی از مسیرهای هوایی نیز کمتر از چند صد کیلومتر طول دارند. همین موضوع باعث شده هواپیماهای برقی کوچک، که هنوز از نظر ظرفیت و برد با هواپیماهای جت تجاری قابل مقایسه نیستند، بتوانند بازار اولیهای برای خود پیدا کنند.
بر اساس تحلیل آژانس ایمنی هوانوردی اتحادیه اروپا، EASA، هواپیماهایی با برد حدود ۵۰۰ کیلومتر در تئوری میتوانند به حدود یکچهارم مسیرهای پروازی اروپا خدمات ارائه دهند.
این رقم قابل توجه است، زیرا نشان میدهد حتی هواپیماهای برقی نسل اول، با وجود محدودیتهای باتری، میتوانند بخش مشخصی از بازار هوانوردی منطقهای را پوشش دهند. کدام مسیرهای اروپایی میتوانند برقی شوند؟
برخی مسیرهای محبوب اروپایی در محدوده برد هواپیماهای برقی آینده قرار میگیرند. مسیرهایی مانند لندن به دوبلین، آتن به سانتورینی، بارسلونا به ایبیزا، نیس به کورسیکا و رم به ساردینیا از جمله نمونههایی هستند که میتوانند در آینده برای هواپیماهای برقی مناسب باشند.
نکته مهم درباره این مسیرها این است که بسیاری از آنها از دریا عبور میکنند یا به جزایر منتهی میشوند. بنابراین برخلاف برخی مسیرهای زمینی، جایگزینی آنها با قطار همیشه ساده یا حتی امکانپذیر نیست.
برای مثال، فرانسه در سالهای اخیر محدودیتهایی برای برخی پروازهای کوتاه وضع کرده و مسیرهایی را که جایگزین ریلی کمتر از ۲.۵ ساعت دارند، هدف قرار داده است. اسپانیا نیز پیشنهادهایی مشابه مطرح کرده است.
اما پرواز میان یک سرزمین اصلی و یک جزیره یا مسیرهایی که از آب عبور میکنند، شرایط متفاوتی دارند. در چنین مواردی، اگر قرار باشد پرواز همچنان انجام شود، استفاده از هواپیمای برقی یا هیبریدی میتواند یکی از راههای کاهش انتشار گازهای گلخانهای باشد. هواپیمای ۹ نفره Vaeridion میتواند تا سال ۲۰۳۰ وارد بازار شود
یکی از شرکتهایی که روی این آینده سرمایهگذاری کرده، شرکت نوپای آلمانی Vaeridion است. این شرکت در حال توسعه یک هواپیمای تمامبرقی ۹ نفره است و امیدوار است آن را تا سال ۲۰۳۰ برای حمل مسافر آماده کند.
Vaeridion بر روی هواپیماهای کوچک و مسیرهای منطقهای تمرکز کرده است؛ بازاری که میتواند برای نخستین نسل هواپیماهای برقی مناسبتر باشد.
این شرکت همچنین اعلام کرده است که از شرکتهای هواپیمایی و اپراتورهای جت برای خرید ۱۰۰ فروند هواپیما تعهد دریافت کرده است.
البته هواپیمای ۹ نفره نمیتواند در کوتاهمدت جایگزین هواپیماهای بزرگ مسافربری شود. اما هدف اصلی این نسل از هواپیماها نیز رقابت مستقیم با جتهای بزرگ نیست.
احتمالاً نخستین هواپیماهای برقی تجاری در مسیرهای کمتقاضاتر و منطقهای مورد استفاده قرار خواهند گرفت؛ مسیرهایی که اتصال شهرهای کوچک، مناطق روستایی یا جزایر به شبکه حملونقل هوایی را ممکن میکنند. هزینه پرواز برقی چقدر خواهد بود؟
یکی از پرسشهای مهم درباره هواپیماهای برقی، هزینه سفر با آنهاست. شرکت Vaeridion برآورد کرده است که هواپیماهای برقی این شرکت در نهایت بتوانند با هزینهای کمتر از ۰.۵۰ یورو به ازای هر مسافر-کیلومتر فعالیت کنند.
این رقم تقریباً با هزینه سفر با قطار درجه یک قابل مقایسه عنوان شده است. البته قیمت نهایی بلیت تنها به هزینه عملیاتی هواپیما بستگی ندارد و عواملی مانند هزینه فرودگاه، مالیات، خدمات زمینی و سیاست قیمتگذاری شرکتهای هواپیمایی نیز در تعیین قیمت نهایی نقش دارند.
اگر هواپیماهای برقی بتوانند از نظر هزینه عملیاتی با هواپیماهای کوچک بنزینی یا جتهای منطقهای رقابت کنند، امکان ایجاد بازار جدیدی برای سفرهای کوتاهمدت به وجود خواهد آمد. بزرگترین مانع؛ وزن باتری
با وجود تمام پیشرفتها، یک مانع اساسی هنوز در برابر هوانوردی تمامبرقی قرار دارد: چگالی انرژی باتری.
باتریهای مورد استفاده در خودروهای برقی طی سالهای اخیر پیشرفت زیادی کردهاند، اما انرژی ذخیرهشده در هر کیلوگرم باتری هنوز با انرژی قابل استخراج از سوخت جت فاصله زیادی دارد.
در خودرو، وزن بیشتر باتری اگرچه مشکلساز است، اما امکانپذیر است. هواپیما شرایط متفاوتی دارد؛ زیرا هر کیلوگرم وزن اضافی میتواند به انرژی بیشتری برای پرواز نیاز داشته باشد و در نهایت برد هواپیما را کاهش دهد.
به همین دلیل، هواپیماهای تمامبرقی در ابتدا احتمالاً کوچک و دارای برد محدود خواهند بود. افزایش ظرفیت باتری، کاهش وزن سیستمهای الکتریکی و بهبود آیرودینامیک میتواند به تدریج این محدودیت را کاهش دهد. موتورهای الکتریکی و طراحی هواپیما در حال تغییر معادله هستند
پیشرفت تنها در حوزه باتری اتفاق نیفتاده است. موتورهای الکتریکی نیز سبکتر و کارآمدتر شدهاند و مهندسان هوافضا در حال بازطراحی هواپیماها برای استفاده بهینه از سامانههای الکتریکی هستند.
ادغام بهتر باتری، موتور، سیستمهای مدیریت انرژی و طراحی بدنه میتواند بهرهوری هواپیما را افزایش دهد.
با این حال، چگالی انرژی باتری همچنان تعیین میکند که هواپیما چه مقدار مسافر حمل کند و چه مسافتی را بتواند بدون شارژ مجدد طی کند.
به همین دلیل، صنعت هوافضا احتمالاً ابتدا از هواپیماهای تمامبرقی کوچک و سپس از مدلهای بزرگتر استفاده خواهد کرد.
Elysian به دنبال هواپیمای برقی ۹۰ نفره است
یکی از بلندپروازانهترین پروژههای اروپایی در این زمینه متعلق به شرکت هلندی Elysian Aircraft است. این شرکت با همکاری KLM روی یک هواپیمای بزرگ باتری-الکتریکی کار میکند که هدف آن حمل حدود ۹۰ مسافر در مسافتهایی تا ۱۰۰۰ کیلومتر است.
Elysian امیدوار است این هواپیما را تا اوایل سال ۲۰۳۵ به مرحله عملیاتی برساند.
اگر چنین پروژهای بتواند از نظر فنی و اقتصادی به موفقیت برسد، دامنه کاربرد هواپیماهای برقی بسیار فراتر از پروازهای کوچک منطقهای خواهد رفت.
برد ۱۰۰۰ کیلومتر میتواند تعداد زیادی از مسیرهای داخلی و بینشهری اروپا را پوشش دهد و هواپیماهای برقی را به رقیبی جدیتر برای هواپیماهای منطقهای تبدیل کند.
البته رسیدن به چنین بردی با باتریهای امروزی بسیار دشوار است و تحقق آن به پیشرفت قابل توجه در فناوری ذخیره انرژی نیاز دارد. Aura Aero به سراغ هواپیماهای هیبریدی رفته است
شرکت فرانسوی Aura Aero رویکرد متفاوتی را دنبال میکند. این شرکت در حال توسعه یک هواپیمای منطقهای ۱۹ نفره هیبریدی-الکتریکی است که میتواند بردی تا ۱۵۰۰ کیلومتر داشته باشد.
Aura Aero قصد دارد در اواخر سال ۲۰۲۹ گواهینامه دریافت کند و در ادامه تولید هواپیماهای بزرگتر با ظرفیت ۴۰ تا ۹۰ صندلی را در مقیاس وسیع آغاز کند.
هواپیمای هیبریدی برخلاف مدل تمامبرقی، از ترکیب سامانه الکتریکی و یک منبع انرژی دیگر استفاده میکند. این طراحی میتواند بخشی از محدودیت فعلی باتری را برطرف کند و در عین حال میزان مصرف سوخت و انتشار را کاهش دهد.
آنتوان تولمونت، مشاور امور اروپایی Aura Aero، گفته است که معماری هیبریدی میتواند به پیشرفت بیشتر هواپیما کمک کند و همزمان میزان انتشار گازهای گلخانهای را تا ۸۰ درصد کاهش دهد.
این شرکت همچنین برآورد کرده است که حتی با قیمتهای فعلی سوخت، استفاده از این فناوری میتواند هزینههای عملیاتی مستقیم را حدود ۵۰ درصد کاهش دهد. آیا هواپیماهای هیبریدی راهحل واقعبینانهتری هستند؟
با توجه به محدودیت فعلی باتری، هواپیماهای هیبریدی میتوانند در کوتاهمدت مسیر عملیتری برای کاهش انتشار باشند. در هواپیمای تمامبرقی، تمام انرژی مورد نیاز پرواز باید از باتری تأمین شود. در مقابل، سیستم هیبریدی میتواند از موتورهای الکتریکی در کنار یک منبع انرژی دیگر استفاده کند.
این معماری اجازه میدهد هواپیما برد بیشتری داشته باشد و در عین حال مصرف سوخت کاهش پیدا کند.
Aura Aero همچنین اعلام کرده است که هواپیماهایش میتوانند از سوخت پایدار هوانوردی یا SAF به جای سوخت جت معمولی استفاده کنند.
ترکیب نیروی الکتریکی و SAF میتواند به عنوان یک راهکار انتقالی در نظر گرفته شود؛ راهکاری که پیش از رسیدن باتریها به سطح مورد نیاز برای پروازهای بزرگ و طولانی، امکان کاهش انتشار را فراهم میکند. آیا پرواز برقی واقعاً بدون کربن است؟
پاسخ به این سؤال به منبع برق بستگی دارد.
هواپیمای باتری-الکتریکی هنگام پرواز سوخت جت مصرف نمیکند و در محل پرواز انتشار مستقیم کربن ندارد. اما این موضوع به تنهایی به معنای «صفر بودن» کل انتشار نیست.
اگر برق مورد استفاده برای شارژ باتریها از نیروگاههای زغالسنگ یا گاز طبیعی تولید شود، بخشی از انتشار کربن در مرحله تولید برق ایجاد خواهد شد.
از سوی دیگر، ساخت باتریها، استخراج مواد اولیه و تولید سایر تجهیزات هواپیما نیز دارای ردپای کربنی است.
بنابراین، مزیت واقعی زیستمحیطی هواپیماهای برقی زمانی بیشتر خواهد شد که برق مورد استفاده برای شارژ آنها از منابع کمکربن و بهویژه انرژیهای تجدیدپذیر تأمین شود.
به همین دلیل، توسعه هواپیماهای برقی باید همزمان با توسعه شبکه برق پاک دنبال شود. SAF میتواند برای پروازهای طولانیتر مهم باشد
سوخت پایدار هوانوردی یا SAF یکی از گزینههای اصلی صنعت برای کاهش انتشار در پروازهای طولانی است.
مزیت SAF این است که میتوان از آن در هواپیماهای فعلی با تغییرات محدودتر استفاده کرد و نیازی به کنار گذاشتن کامل زیرساخت موجود نیست.
اما میزان تولید SAF پایدار همچنان محدود است و درباره ظرفیت این سوخت برای پاسخگویی به رشد بلندمدت صنعت هوانوردی بحث وجود دارد.
برخی کارشناسان معتقدند منابع واقعاً پایدار برای تولید SAF ممکن است به اندازهای نباشند که بتوانند تمام تقاضای آینده صنعت هواپیمایی را پوشش دهند.
در چنین شرایطی، برقرسانی مستقیم میتواند برای مسیرهای کوتاهتر نقش مکمل مهمی داشته باشد و SAF بیشتر برای مسیرهایی استفاده شود که به دلیل برد طولانی، فعلاً امکان استفاده از باتری در آنها وجود ندارد. پروازهای برقی میتوانند صدای کمتری تولید کنند
مزیت هواپیماهای برقی تنها کاهش انتشار کربن نیست. موتورهای الکتریکی میتوانند صدای کمتری نسبت به موتورهای احتراق داخلی ایجاد کنند و این مسئله برای فرودگاههای کوچک و مناطق مسکونی اطراف آنها اهمیت دارد.
هواپیماهای برقی کوچک همچنین میتوانند امکان برقراری ارتباط هوایی میان مناطقی را فراهم کنند که برای شرکتهای بزرگ هواپیمایی از نظر اقتصادی جذاب نیستند.
در نتیجه، ممکن است در آینده شاهد شکلگیری شبکهای از پروازهای منطقهای کوچک باشیم که شهرهای کوچک، جزایر و مناطق دورافتاده را به مراکز بزرگتر متصل میکنند. پرواز برقی میتواند وابستگی اروپا به سوخت جت را کاهش دهد
اروپا بخش قابل توجهی از نیاز خود به انرژی را از منابع خارجی تأمین میکند و نوسانات بازار جهانی نفت میتواند مستقیماً بر هزینه حملونقل هوایی تأثیر بگذارد.
هواپیماهای برقی میتوانند بخشی از این وابستگی را کاهش دهند؛ زیرا انرژی مورد نیاز آنها به جای سوخت جت از شبکه برق تأمین میشود.
این مسئله در دورههایی که قیمت نفت و سوخت جت افزایش پیدا میکند، میتواند اهمیت بیشتری پیدا کند.
از سوی دیگر، برق نیز هزینه دارد و قیمت آن به شرایط بازار انرژی و ترکیب منابع تولید بستگی دارد. بنابراین، برقیشدن هوانوردی به معنای حذف کامل ریسک هزینه انرژی نیست، بلکه نوع منبع انرژی را تغییر میدهد. آیا پروازهای برقی باعث افزایش سفر هوایی میشوند؟
برقیشدن هواپیماها میتواند یک اثر جانبی مهم نیز داشته باشد. اگر پروازهای کوتاه ارزانتر، کمصداتر و کمکربنتر شوند، ممکن است تقاضا برای سفر هوایی افزایش پیدا کند.
آنا هیوز، مدیر گروه کمپین Flight Free UK، معتقد است هواپیماهای برقی میتوانند برای مسیرهایی مانند لندن-دوبلین که جایگزین سادهای برای پرواز ندارند، بخشی از راهکار حملونقل کمکربن باشند.
اما او تأکید میکند که حتی پروازهای برقی نیز نباید باعث شود حملونقل هوایی جایگزین گزینههای کمکربن مانند قطار در مسیرهایی شود که امکان استفاده از راهآهن وجود دارد.
از این دیدگاه، برقیکردن هواپیما باید بیشتر برای مسیرهایی مورد استفاده قرار گیرد که واقعاً به پرواز نیاز دارند و جایگزین عملی و کمکربن دیگری برای آنها وجود ندارد. اروپا در حال حمایت بیشتر از هواپیماهای کمکربن است
سیاستگذاری اروپا نیز در حال حرکت به سمت حمایت از فناوریهای جدید هوانوردی است. در ماه ژوئیه، کمیسیون اروپا پیشنهاد کرد بودجه مربوط به کربنزدایی صنعت هوانوردی گسترش پیدا کند تا در کنار هواپیماهای مبتنی بر سوخت فسیلی و هیدروژن، توسعه هواپیماهای برقی نیز بتواند از حمایت بیشتری برخوردار شود.
چنین حمایتهایی میتواند برای شرکتهای نوپا اهمیت زیادی داشته باشد؛ زیرا توسعه و دریافت گواهینامه برای یک هواپیمای جدید به سرمایهگذاری بسیار سنگینی نیاز دارد.
اگر این حمایتها در کنار پیشرفت باتری و موتورهای الکتریکی ادامه پیدا کند، احتمال ورود نخستین هواپیماهای برقی تجاری به بازار اروپا در پایان دهه جاری بیشتر خواهد شد. آینده پروازهای برقی در اروپا چگونه خواهد بود؟
به نظر میرسد نخستین مرحله از انقلاب برقی در هوانوردی، نه با هواپیماهای ۲۰۰ یا ۳۰۰ نفره، بلکه با هواپیماهای کوچک منطقهای آغاز خواهد شد.
هواپیماهای ۹ نفره مانند پروژه Vaeridion میتوانند از حدود سال ۲۰۳۰ وارد خدمات مسافربری شوند. مدلهای بزرگتر هیبریدی مانند پروژه Aura Aero نیز ممکن است از حدود سال ۲۰۲۹ به مرحله گواهینامه برسند.
در مرحله بعد، اگر فناوری باتری به اندازه کافی پیشرفت کند، هواپیماهای تمامبرقی بزرگتر مانند طرح ۹۰ نفره Elysian میتوانند در حوالی ۲۰۳۵ وارد بازار شوند.
در چنین سناریویی، اروپا میتواند به یکی از نخستین مناطق جهان تبدیل شود که پروازهای برقی در مقیاس تجاری در آن به بخشی از حملونقل منطقهای تبدیل میشوند. پرواز برقی نزدیکتر از چیزی است که تصور میکنیم
پرواز با هواپیمای برقی دیگر یک رؤیای دور از دسترس نیست. شرکتهای اروپایی در حال توسعه هواپیماهایی با ظرفیتها و بردهای مختلف هستند و برخی از آنها برای ورود به بازار در فاصله کمتر از چهار سال برنامهریزی کردهاند.
هواپیماهای نسل اول احتمالاً کوچک خواهند بود و بیشتر برای مسیرهای منطقهای و کوتاه مورد استفاده قرار میگیرند. برد حدود ۵۰۰ کیلومتر میتواند در تئوری نزدیک به یکچهارم مسیرهای هوایی اروپا را پوشش دهد و مسیرهایی مانند لندن-دوبلین، بارسلونا-ایبیزا و رم-ساردینیا از جمله گزینههای بالقوه هستند.
در عین حال، پروژههایی مانند هواپیمای ۱۹ نفره Aura Aero با برد ۱۵۰۰ کیلومتر و طرح ۹۰ نفره Elysian با برد ۱۰۰۰ کیلومتر نشان میدهند که صنعت به دنبال عبور از هواپیماهای کوچک و حرکت به سمت مدلهای بزرگتر نیز هست.
با این حال، محدودیت چگالی انرژی باتری همچنان مهمترین مانع پیش روی هوانوردی تمامبرقی است. علاوه بر این، میزان واقعی کاهش انتشار به منبع برق مورد استفاده برای شارژ هواپیما و ردپای کربنی تولید باتریها وابسته خواهد بود.
بنابراین، آینده هوانوردی احتمالاً تنها به یک فناوری وابسته نخواهد بود. هواپیماهای تمامبرقی میتوانند مسیرهای کوتاه را پوشش دهند، هواپیماهای هیبریدی برای مسیرهای طولانیتر مورد استفاده قرار گیرند و SAF نیز در پروازهایی که فعلاً امکان برقیشدن آنها وجود ندارد، نقش مهمی داشته باشد.
اگر روند فعلی توسعه فناوری ادامه پیدا کند، احتمالاً در اوایل دهه ۲۰۳۰ دیدن هواپیماهای برقی در برخی مسیرهای کوتاه اروپایی دیگر اتفاقی عجیب نخواهد بود. سؤال اصلی دیگر این نیست که آیا هواپیماهای برقی به پرواز درمیآیند یا نه؛ بلکه این است که چه زمانی، با چه بردی و در چه مقیاسی میتوانند به بخشی واقعی از شبکه حملونقل هوایی اروپا تبدیل شوند.
