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2021年6月30日 (水)

3958 航空機の電動化

電力は、いずれの形態のエネルギーに転換するにせよ、最も効率の高いエネルギーの形であることは間違いありません。例えば電力を力のエネルギーに変換する場合、モーターを使えば、90数パーセントの効率で転換できるでしょう。熱エネルギーへの変換に至っては、100%の効率で転換できる訳です。(空調レベルの熱でヒートポンプを使えばそれ以上)
しかし、問題は化石燃料にせよ、再エネにせよあるエネルギー形態から電気エネルギーを得る際の効率の低さこそが大問題なのです。化石エネルギーから電力を作る火力発電所の熱効率は40%程度がMaxなので、ボイラーで発生させた熱エネルギーの6割程度は、煙突やタービンの復水器などから環境へ放出せざるを得ないのです。これでは、効率の高い内燃機関(エンジン)や外燃機関(タービンなど)で化石燃料を直接エネルギー源として使うのと、電動機で駆動するのとそんなに大きな差は出ないでしょう。
さて、電動の航空機です。車メーカーやそれらを忖度していると思われるお国は、どうやらドローンの大型化を視野に、電動飛行機を実用化させようと目論んでいる様です。しかし、考えてみればすぐ分かりますが、空港と市内を結ぶ空飛ぶタクシー程度の利用であればそれでも機能はするでしょうが、大陸間横断の長距離機としては絶対に成り立たないでしょう。何より、現在の技術では、エネルギー密度として大陸横断に耐えるだけの電力を蓄えるバッテリーが実用化できないでしょう。
ならばどうするかですが、それは車と同様にハイブリッドとするしか道は無さそうなのです。つまり、最大パワーを要する離陸時や機体の操作動力として、電力を使うシステムが例示出来るでしょう。発電には、高速回転をしているジェットエンジンを活用するのが良いでしょう、発電機は高回転化すればするほど小型化が可能ですから。勿論、離陸時にはバッテリーに蓄えた電力でブーストする事により、発電機の大きさも抑える事が可能となるでしょう。現状の寸胴型で空気抵抗の大きな機体の改良と相俟って、効率を現状の2倍、つまりは現状の半分の燃料で飛べる航空機の開発なら十分可能でしょう。100年後まで考えるのであれば、新しい時代の飛行船などまで視野に入る事でしょう。つまり、太陽光パネルからの電力を使って飛ぶ飛行船で、大陸間の横断には偏西風を上手く使って飛ぶ仕組みです。アジアからアメリカまでは数日間掛かりますから、料金はかなり高めとはなるのでしょうが、何しろ石油が枯渇した時代、石油を使わないのは、他に帆船くらいしかないでしょうから、致し方ありません。それまでは、ハイブリッド電動航空機でつなぐしかないのでしょう。多分。

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