A sosit în sfârșit momentul hibrid al aviației

Adaugă spotmedia ca sursă preferată în Google

În ziua de azi, automobilele hibride sunt o prezență obișnuită pe drumurile europene. Aflate între motoarele cu ardere internă și vehiculele complet electrice, ele funcționează cu combustibil pe o parte a traseului și cu energie electrică în rest. Acest concept ar putea fi pe cale să revoluționeze industria aviației.

Transportul aerian generează aproximativ 2,5% din emisiile de carbon de la nivel mondial, iar procentul crește pe măsură ce veniturile cresc și tot mai multe persoane călătoresc cu avionul.

În timp ce transportul rutier înregistrează o decarbonizare rapidă datorită vehiculelor electrice, aviația, care urmează un ciclu tehnologic mai lung, rămâne un sector greu de decarbonizat, iar emisiile eliberate la altitudine încălzesc planeta chiar mai mult decât cele de la nivelul solului.

Cum arată primul avion electric care va transporta colete în Noua Zeelandă (Galerie foto)

Întreprinderea comună pentru o aviație curată – un parteneriat public-privat între Comisia Europeană și industria aviatică – își propune să rezolve problema aducând împreună talente, know-how și capacități din sectorul public și din cel privat.

Iar urgența este din ce în ce mai mare. „Dacă nu luăm măsuri, emisiile din aviație și impactul lor asupra climei vor continua să crească”, afirmă Laure Dupire, manager de proiect la ATR, un producător european specializat în avioane regionale – aeronave de pasageri și de marfă concepute pentru zboruri regionale, nu pentru rute internaționale lungi.

„Sectorul aviației și-a stabilit obiectivul de a atinge neutralitatea climatică până în 2050. În lipsa unor tehnologii noi, aceste obiective sunt imposibil de atins.”

Dupire este unul din cercetătorii care lucrează în cele patru proiecte cofinanțate de întreprinderea comună pentru o aviație curată. Proiectele au un obiectiv comun: o aeronavă regională electrică hibridă ultraeficientă, care ar putea să reducă semnificativ emisiile.

O astfel de aeronavă nu s-ar baza exclusiv pe un motor cu ardere internă, ci ar combina propulsia convențională cu energia electrică.

Fiecare dintre cele patru proiecte – PHARES, DEMETRA, OSYRYS și HERACLES – abordează câte o parte diferită a acestei provocări, cu scopul de a pune în serviciu un avion de linie regional electric hibrid până în 2035.

Această etapă se bazează pe o rundă anterioară de cercetări finanțate de UE, în care s-a definit arhitectura generală, s-au realizat demonstrații cu prototipuri de sisteme electrice și s-a găsit o metodă de gestionare a cantității substanțiale de căldură pe care o generează un grup motopropulsor electric hibrid.

Cele patru proiecte merg acum mai departe: misiunea lor este să dezvolte tehnologia, s-o integreze și s-o ridice în aer.

Construirea prototipului hibrid

ATR, o asociere în participație franco-italiană între Airbus și Leonardo, coordonează două din aceste proiecte. Dupire conduce proiectul DEMETRA, care va realiza un prototip menit să valideze, printr-un zbor de încercare, tehnologiile produse de celelalte proiecte.

Alessandro Sgueglia, inginer aerospațial la ATR, coordonează proiectul HERACLES, care va integra aceste tehnologii în conceptul unei aeronave unitare. Tot ATR va supraveghea în întregime activitățile legate de alegerea bateriilor, de performanța și integrarea lor.

„Acest model nou va reduce emisiile cu 30%, oferind totodată o performanță și o autonomie comparabile cu cele ale avioanelor regionale actuale sau chiar mai bune”, afirmă Sgueglia.

PHARES, care dezvoltă sistemul de propulsie electric hibrid, ar trebui să contribuie la atingerea acestui obiectiv cu până la 20%.

Restul de 10% va proveni din inovații legate de corpul aeronavei – reproiectarea fuzelajului și a aripilor –, însă această activitate va fi realizată ulterior, într-un proiect separat. Deocamdată, cele patru proiecte se concentrează pe realizarea sistemelor energetice și de propulsie adecvate.

De asemenea, HERACLES integrează un motor optimizat pentru a funcționa integral cu combustibil de aviație durabil, ceea ce înseamnă că aeronava este proiectată să fie compatibilă cu combustibilii mai ecologici pe care companiile aeriene încep deja să‑i folosească.

Reducerea cu 30% a emisiilor este măsurată în raport cu un avion regional de ultimă generație din 2020, care este în general etalonul stabilit de avioane precum ATR72, unul din cele mai utilizate turbopropulsoare regionale din lume, din care s-au construit peste 1.200 de exemplare.

Pentru Sgueglia, opțiunea de a începe cu avioane regionale nu este întâmplătoare. „În aviație, inovațiile pornesc întotdeauna de la aeronave mai mici, apoi sunt adaptate pentru aeronave mai mari”, spune el.

El subliniază că obiectivul nu este de a obține doar un prototip, ci un produs comercial viabil. „Vrem să dezvoltăm ceva care să poată câștiga o cotă semnificativă din piața aviației regionale. Transferul acestor tehnologii la aeronavele mai mari este un pas esențial.”

Industria aviatică admite eșecul: ținta „zero emisii” devine tot mai imposibilă

De ce nu aeronave complet electrice?

Pentru moment, răspunsul ține de greutate. „Bateriile actuale sunt limitate de densitatea energetică redusă”, precizează Anne Saint-Roch de la Pratt & Whitney Canada, coordonatoarea proiectului PHARES, referindu-se la cantitatea de energie pe care o poate stoca o baterie pe unitatea de masă.

„Astfel, chiar dacă tehnologia se îmbunătățește permanent, soluțiile complet electrice sunt potrivite în principal pentru aeronave mai mici, cu autonomie redusă sau cu sarcină utilă mai mică”, adaugă ea. „Dacă am vrea să alimentăm un avion regional folosind exclusiv baterii, nu ar mai rămâne suficient spațiu pentru pasageri sau pentru marfă. De aceea, avem nevoie de un concept hibrid.”

În practică, elementul electric ar suporta probabil sarcina cea mai mare la decolare și în faza de urcare. „Motorul electric ar putea furniza o parte din puterea necesară aici, dar ar putea fi utilizat și în zborul de croazieră”, spune Saint-Roch.

Rolul de coordonator îndeplinit de Pratt & Whitney Canada are și o semnificație mai amplă. „Suntem primul proiect al întreprinderii comune pentru o aviație curată condus de o companie canadiană de când Canada și UE au încheiat un acord de asociere la programul Orizont Europa, în 2024”, afirmă Saint-Roch.

Ea subliniază că relația de colaborare dintre Europa și Canada este esențială pentru ca tehnologia electrică hibridă să ajungă să fie folosită de serviciile aeriene comerciale.

Premieră: primul zbor transatlantic al unui avion de pasageri doar cu combustibili verzi

Reproiectarea sistemului electric al aeronavei

O aeronavă electrică hibridă are nevoie nu doar de un motor nou, ci și de un sistem electric complet reproiectat. Aici intră în scenă proiectul OSYRYS, coordonat de compania aerospațială franceză Safran.

„Va fi pentru prima dată când vom avea o tensiune de 800 de volți la bordul unei aeronave”, declară Pierre-Julien Sonnette de la Safran. „Este mult mai mare decât tensiunea cu care suntem obișnuiți. Va trebui să regândim complet sistemul electric.”

Tensiunea mai mare este necesară pentru a furniza puterea necesară propulsiei electrice, care depășește cu mult orice valoare certificată în prezent pentru aeronavele comerciale. De exemplu, la aeronava ATR de referință, tensiunea atinge un nivel maxim de 115 volți.

Urmează apoi certificarea. Palmaresul în materie de siguranță al aviației este invidiat de aproape toate celelalte mijloace de transport, dar ca urmare a acestei rigori, adoptarea noilor tehnologii aviatice a fost întotdeauna un proces lent.

Pentru a evita acest blocaj, toate cele patru proiecte au implicat de la bun început Agenția Uniunii Europene pentru Siguranța Aviației, în loc să‑i prezinte spre aprobare tehnologia finalizată abia după finalizarea lucrărilor.

„Trebuie să implicăm autoritățile încă de la început”, afirmă Sonnette. „La urma urmei, ele vor fi cele care vor decide dacă aeronava are permisiunea să zboare. Trebuie să le familiarizăm cu tehnologiile noi și să le arătăm că sunt la fel de sigure. Acesta este obiectivul principal al industriei aviatice: să prezinte siguranță.”

Zborul spre cer

Cele patru proiecte pot fi privite ca părți ale unui sistem viu. PHARES formează „inima”: sistemul de propulsie care dă energie aeronavei. OSYRYS dezvoltă „sistemul nervos” electric, care transmite energia și semnalele în tot corpul aeronavei. HERACLES joacă rolul „creierului” care coordonează și integrează diferitele tehnologii într-un concept unitar.

DEMETRA, proiectul lansat în ianuarie 2026, este „corpul” care le ține pe toate împreună. Rolul său este să preia piesele construite de celelalte trei proiecte, să integreze grupul motopropulsor hibrid, sistemele electrice și bateriile într-o aeronavă reală și s‑o ridice în aer, testând întregul ansamblu în condiții reale.

Obiectivul este atingerea nivelului 6 de maturitate tehnologică, punctul în care o tehnologie este considerată suficient de matură încât să poată deveni un produs comercial. ATR își propune să efectueze un zbor cu prototipul până la sfârșitul anului 2029, urmând ca intrarea în serviciu să aibă loc în 2035.

Dacă zborurile de încercare se vor desfășura conform planului, o nouă generație de avioane regionale mai ecologice ar putea să-și ia zborul mai devreme decât mulți ar fi crezut vreodată că este posibil.

Articol scris de Tom Cassauwers

Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista UE pentru cercetare și inovare.

Cercetarea prezentată în acest articol a fost finanțată prin programul Orizont Europa.

Mai multe informații