Dans quelle mesure les avions électriques sont-ils réalisables?

Ils fonctionnent, mais pas aussi bien que les avions à carburant fossile.

Le problème est que les combustibles fossiles sont presque le combustible chimique parfait. Ils sont à peu près aussi denses en énergie que vous pouvez obtenir sans devenir explosifs. Les batteries pèsent encore plus par unité d’énergie livrée. Même s’ils pouvaient correspondre aux combustibles fossiles, leur poids disparaît lorsque vous l’utilisez, tandis que la batterie conserve un poids constant lorsqu’elle est épuisée.

Sinon, si vous n’utilisez pas de piles, vous pouvez utiliser des cellules solaires. Cela a deux problèmes.

  1. Que faites-vous la nuit (vous avez toujours besoin d’une batterie assez grosse)
  2. Les cellules solaires ne sont pas particulièrement denses en énergie. Les ailes et l’arrière d’un avion ne sont pas vraiment des biens immobiliers. Nous parlons de faible rendement énergétique et de vitesse lente.

La conclusion à laquelle je parviens est que le vol électrique plus lourd que l’air est tout à fait possible, mais pas particulièrement pratique.

Plus léger qu’un vol aérien, cependant, la proposition est tout à fait différente.

Les dirigeables plus légers que l’air posent en fait un problème avec les combustibles fossiles: ils ne peuvent pas rester flottants de manière neutre ni brûler des combustibles fossiles en même temps. Ils deviennent trop légers et, à moins que vous ne dégagiez du gaz de levage précieux, vous allez flotter sans pouvoir atterrir.

La plupart des dirigeables résolvent ce problème en étant plus lourds que l’air, puis en utilisant la puissance du moteur pour créer le peu d’ascenseur dont ils ont encore besoin pour décoller réellement. Le poids constant de la batterie est en réalité un avantage, car vous pouvez rester parfaitement flottant de manière neutre. L’électricité est tout à fait logique si l’on considère que les véhicules plus légers que les aéronefs ont des besoins en énergie minimaux et que les cellules solaires occupent une place importante sur le marché.

La raison pour laquelle les véhicules plus légers que les véhicules aériens ne sont pas populaires (à part le Hindenburg, ce que nous pourrions éviter ces jours-ci, même si nous remplissions de pics d’hydrogène), c’est qu’ils sont lents . Le Hindenburg a 80 MPH / 130 KPH. Les avions à réaction modernes vont environ sept fois plus vite.

Les petits avions électriques existent déjà et, à mesure que l ‘«énergie spécifique» (énergie par unité de poids) des batteries s’améliorera progressivement, les avions électriques deviendront commercialement viables d’abord pour les vols à courte distance, puis pour les vols à moyenne distance.

le Pipistrel Alpha Electro est un avion d’entraînement biplace qui peut rester immobile pendant une heure et se recharger en moins d’une heure ou échanger sa batterie en quelques minutes. Étant donné que l’Alpha Electro est efficace et que l’électricité représenterait 10% du coût du carburant, on prétend que l’Alpha Electro réduit considérablement le coût de l’apprentissage du pilotage.

Siemens travaille sur une gamme de technologies pour le vol électrique commercial, notamment des moteurs électriques plus légers et des batteries. Airbus a produit un prototype de ventilateur E à deux places utilisant la technologie de transmission (moteur, batterie, contrôleur) de Siemens et a annoncé qu’il serait commercialement disponible en version à quatre places. Toutefois, en 2017, Airbus a annulé ce plan, affirmant que la technologie était devenue obsolète et ne convenait pas à un développement continu, préférant se concentrer sur le marché attendu pour 2030 des avions électriques court-courriers.

Les prévisions concernant la technologie des batteries plus légères (c’est-à-dire une énergie spécifique plus élevée mesurée en Wh / kg) suscitent un vif intérêt pour les constructeurs d’aéronefs pour les avions électriques à courte distance à l’horizon 2030. Un Wh est une puissance en watts et 1000 Wh correspond à un kWh (kilowatt-heure), qui est l’unité normale dans laquelle l’électricité domestique est mesurée et équivaut à 3,6 MJ (mégajoules).

EasyJet et Wright Electric s’attendent à ce que les avions électriques court-courriers assurant des vols de moins de 2 heures soient viables dans 10 ans et collaborent au développement de technologies appropriées. Elon Musk, de Tesla, a déclaré qu’il faudrait 20 ans pour développer une technologie de batterie adaptée aux avions électriques commerciaux de moyenne portée capables de voler de la Californie à New York.

L’amélioration de l’énergie spécifique de la batterie augmente le poids utile et la portée des avions électriques. Les batteries utilisées pour faire voler des panneaux solaires avec Solar Impulse II dans le monde avaient une énergie spécifique de 260 Wh / kg . Le fabricant de batteries Bosch, Seeo, affirme avoir produit des batteries prototypes de 350 Wh / kg , avec un objectif futur de 400 Wh / kg . Des technologies plus avancées telles que le zinc-air, le lithium-air et éventuellement l’aluminium-air pourraient fournir des énergies spécifiques beaucoup plus élevées que celles-ci, mais il faudra un certain temps pour trouver des solutions aux problèmes actuels qui leur sont associés.

En revanche, le carburéacteur a 10 fois plus d’énergie spécifique et présente l’avantage de pouvoir être brûlé, ce qui allège l’avion au fil du vol, bien qu’il soit plus onéreux que l’électricité et génère également des émissions indésirables de dioxyde de carbone.

Une partie importante de l’énergie requise par un vol est utilisée pour atteindre une hauteur de croisière efficace, mais une fois que l’air est devenu plus mince, la gravité a déjà été vaincue et la puissance requise pour un vol rapide est bien moindre. Cela signifie qu’une fois que les batteries sont suffisamment bonnes pour amener un avion à une altitude de croisière commerciale, de nouvelles améliorations de l’énergie spécifique à la batterie entraînent des améliorations significatives de l’autonomie.

Certains suggèrent que de la puissance pourrait être transmise aux avions en montée afin que les batteries puissent rester complètement chargées jusqu’à ce que l’avion atteigne l’altitude de croisière. Reste à savoir si cela est finalement pratique. Mais si tel était le cas, cela donnerait clairement une augmentation significative de la portée du vol électrique commercial.

Le poids des moteurs électriques est considérablement réduit et les concepteurs envisagent de construire des cadres de ventilation légers. Ces deux facteurs permettront de transporter davantage de batteries, améliorant ainsi la portée des avions électriques.

En bref, les petits avions électriques sont maintenant viables et présentent même certains avantages, même si le choix est actuellement très limité. Des avions électriques commerciaux à courte distance puis à moyenne distance sont à l’étude. Le facteur déterminant pour leur introduction est le succès des efforts visant à réduire le poids des batteries et des blocs-batteries, ce qui se traduit directement par une amélioration des gammes.

La capacité de charge des batteries étant lourdes (mesurée en kilowattheures par livre), les aéronefs autonomes à propulsion autonome sont conçus pour fonctionner avec beaucoup de vitesse, de capacité ou de portée.

Cela signifie que de l’énergie doit être créée à la volée pour ainsi dire. Cela a été fait en utilisant des panneaux solaires au dessus des ailes et du fuselage mais la zone n’est pas illimitée, donc on ne peut avoir que des quantités de puissance limitées, même pendant la journée et aucune nuit.

Des travaux de recherche et de développement sont en cours pour les avions légers utilisant des panneaux solaires, des moteurs électriques et des batteries afin de maintenir indéfiniment les avions sans pilote en altitude. Ceux-ci pourraient être équipés d’équipements de surveillance et de communication destinés à remplacer les satellites spatiaux. Ils volaient à des altitudes élevées, par exemple 50 000 pieds, étaient pilotés par des figures ou des cercles paresseux au-dessus de la zone de service et échangés périodiquement avec des remplacements de service, de mise à niveau et de réparation. Même si monter en altitude prenait le remplacement 24 heures… Le taux de montée ne serait pas critique, il serait au-dessus du mauvais temps et de la couverture nuageuse, ce qui donnerait une exposition constante à la lumière du jour et au soleil, pour ainsi dire.

Voyons voir…

Homebrew amusant.

D’Europe

(Il a tout gâché parce que c’était juste un record de vitesse (pour les électriques… alors vous savez que c’était déjà fait auparavant) à 201 mph en vol en palier…)

Folie (folie dangereuse…) de ze Allemands.

Probablement la meilleure configuration pour la technologie électrique d’aujourd’hui. C’est un motard.

Un autre que vous pourriez acheter (je pense qu’ils les vendent). Remarquez le planeur proche comme une aile…

Celui-ci existe depuis des années.

Le monstre à deux têtes est vivant !!! Et 4 personnes peuvent y monter. Oui, un autre planeur.

Un petit avion solaire, le “Solar Impulse” a décollé il y a quelques semaines de San Francisco. Un avion solaire à l’échelle commerciale n’est probablement pas réalisable; même si les panneaux solaires étaient efficaces à 100%, ils ne pourraient pas fournir suffisamment d’énergie à l’avion. Un avion alimenté par batterie pourrait toutefois exister. Il faut encore beaucoup de R & D pour trouver le moyen d’augmenter suffisamment la densité de puissance des batteries pour alimenter un avion de ligne commercial pendant tout le vol. Les voitures électriques actuelles ne peuvent être conduites que pendant environ une heure avant de nécessiter une recharge.