نروژ: پیشگام هواپیماهای مسافربری الکتریکی نسل آینده

در جولای ۲۰۱۸، وزیر حمل‌ونقل نروژ کتیل سولویک اولسن و دگ فالک پیترسون، سرپرست شرکت هوایی Avinor پرواز ویژه‌ای را با یکدیگر تجربه کردند.

آن‌ها در مقابل دیدگان مطبوعات سوار بر یک هواپیمای دونفره شدند که توسط شرکت اسلوونیایی Pipistrel ساخته شده بود. فالک پیترسون کنترل Alphat Electro G2 را برعهده داشت و آن دو پرواز کوتاهی بر فراز شهر اسلو داشتند. بر اساس نام این هواپیما می‌توان به نوآوری ساخت آن پی برد. انرژی موردنیاز این هواپیما کاملا از برق تأمین می‌شود. این شرکت رویای ساخت هواپیماهای الکتریکی را به واقعیت تبدیل کرده است؛ اما این تازه آغاز راه است.

سولویک اولسن و فالک پیترسن برای سرگرمی با این هواپیما پرواز نکردند؛ این پرواز یکی از رویایی‌ترین پروازها با هدف کاهش نشر کربنی در سال‌های آینده بود. نروژ قصد دارد تا سال ۲۰۴۰ تمام پروازهای کوتاه خود را با هواپیماهای الکتریکی انجام دهد. ساخت هواپیماهای الکتریکی یکی از مهم‌ترین وعده‌ها برای کاهش نشر گازهای گلخانه‌ایاست. اما یکی از موانع عمده‌ی دستیابی به این هدف عدم تولید هواپیماهای الکتریکی در مقیاس هواپیماهای مسافربری است.

بازار هواپیماهای الکتریکی سهم کوچکی را به خود اختصاص داده است؛ دو فرد بالغ به ‌سختی می‌توانند سوار هواپیمای نروژی اخیر شوند (به گفته‌ی سولویک اولسن و فالک پیترسون آن‌ها قبل از پرواز رژیم غذایی سختی گرفته بودند)؛ اما به‌گفته‌ی فالک پیترسون این روند به سرعت در حال تغییر است.

_{نروژ کشوری بزرگ با تعداد زیادی فرودگاه کوچک برای پروازهای کوتاه است}

پیترسون می‌گوید:

چند سال پیش افسرهای هوانوردی نروژی نسبت به هوانوردی تمام برقی بدبین بودند . تقریبا سه سال پیش هیئتی از شرکت ما به شرکت ایرباس در تولوس مراجعه کرد. به گفته‌ی ایرباس پروژه‌های زیادی در این زمینه در حال انجام است. از طرفی بوئینگ هم از طریق شرکت تابع خود Zunum Aero روی چنین پروژه‌هایی کار می‌کند. ازاین‌رو ما برنامه‌ی هواپیماهای الکتریکی نروژ را آغاز کردیم.

نروژ از موقعیت جغرافیایی خوبی برای اجرای این آزمایش‌ها برخوردار است. بخش زیادی از این کشور کوهستانی است و جزیره‌های ساحلی زیادی دارد، درنتیجه تعداد زیادی از پروازها کوتاه هستند (Avinor کنترل بیش از ۴۶ فرودگاه نروژ را برعهده دارد). سفر جاده‌ای، ریلی یا سفر دریایی نسبت به سفرهای کوتاه هوایی به زمان بیشتری نیاز دارند، به‌ویژه در زمستان برف و یخ جاده‌ها و مسیرها را مسدود می‌کنند. پیترسون اشاره می‌کند:

تعداد زیادی از پروازها ۱۵ تا ۳۰ دقیقه به طول می‌انجامند و کشور ما در یک موقعیت کوهستانی قرار گرفته است. به همین دلیل تصمیم گرفتیم با اجرای چند پروژه سازندگان هواپیما را به ساخت هواپیماهای الکتریکی تشویق کنیم. اطمینان داریم در آینده صنعت هوانوردی انرژی خود را کاملا از برق تأمین خواهد کرد

نروژ از سازندگان هواپیما می‌خواهد به تولید هواپیماهای ۲۵ تا ۳۰ سرنشین برقی بپردازند به‌طوری‌که اولین مجموعه‌ی آن‌ها تا اوایل ۲۰۲۵ آماده‌ی پرواز باشند. هواپیماهای الکتریکی در حال حاضر توجه بسیاری را به خود جلب کرده‌اند؛ به نقل از مشاور شرکت رولند برگر تنها در سال گذشته در سراسر دنیا بیش از ۱۰۰ پروژه‌ی هواپیمای الکتریکی در دست ساخت بوده است.

_{به نقش از آشیش کومار از شرکت Zunum Aero، در حال حاضر برای طی مسافت‌های کوتاه از هواپیماهایی استفاده می‌شود که در اصل برای مسافت‌های طولانی‌تر طراحی و ساخته شده‌اند.}

شرکت Pipistrel اسلوونی یکی از سازندگان هواپیما است. به گفته‌یتاجا باسکارول، سخنگوی شرکت: ما در حال ساخت چند هواپیمایTaurus G4 چهار سرنشین هستیم که از اولین هواپیماهای چهار سرنشین تمام برقی در سراسر جهان خواهند بود. همچنین چند نمونه‌ی تک‌سرنشین دیگر با پیشرانه‌های جایگزین مثل سوخت هیدروژنی ساختیم. از یک موتور هیبریدی هم برای هواپیمای چهارسرنشین استفاده کردیم. این پیشرانه نقش کاملا کارکردی دارد و طبق برنامه، هواپیما در سال ۲۰۱۹ آماده‌ی پرواز خواهد بود.

بر اساس پیش‌بینی‌های پیپسترل هواپیماهای آموزشی (هواپیماهای دو و چهارسرنشین مشابه نمونه‌هایی که تاکنون ساخته شده‌اند) در آینده‌ای نزدیک بخش زیادی از بازار هواپیمای الکتریکی را تصاحب خواهند کرد اما هدف فعلی این شرکت ساخت یک هواپیمای مسافربری هیبریدی سلول سوختی تا سال ۲۰۲۵ است.

پیپسترل رقبایی هم دارد. Zunum Aero یکی از رقبای این شرکت در کرکلند (اطراف سیاتل) است، هدف این شرکت ساخت هواپیمای موردنظر نروژ برای طی مسافت‌های کوتاه است.

Zunum Aero در سال ۲۰۱۳ با سرمایه‌گذاری شرکت مسافربری بوئینگتأسیس شد و در حال حاضر روی یک مجموعه از هواپیماهای بزرگ‌تر و سنگین‌تر کار می‌کند. به گفته‌ی مدیرعامل این شرکت آشیش کومار آن‌ها تحت تأثیر برنامه‌های نروژ، به دنبال برنامه‌ی وسیع‌تری برای کاهش نشرهای کربنی صنعت هوانوردی هستند. کومار می‌گوید

پنج سال است مشغول پژوهش هستیم، پروژه‌های دیگران را در این صنعت بررسی کردیم و درس‌های زیادی از آن‌ها گرفتیم.

برنامه‌ی اولیه‌ی Znumu Aero ساخت یک هواپیمای مسافربری۱۲ سرنشین تا سال ۲۰۲۲ و یک هواپیمای ۵۰ سرنشین با برد ۱۶۰۰ کیلومتر تا سال ۲۰۲۷ است و البته برنامه‌های آن‌ها همین‌جا به پایان نمی‌رسد. هواپیمای دیگری هم با برد ۲۴۰۰ کیلومتر و ظرفیت ۱۰۰ سرنشین تا اواخر دهه‌ی ۲۰۲۰ آماده خواهد شد.

_{برنامه‌ی Zunum Aero ساخت یک مجموعه هواپیمای مسافربری از جمله هواپیمایی با ظرفیت ۱۰۰ سرنشین است که تا اواخر دهه‌ی ۲۰۲۰ آماده خواهد شد}

با وجود چالش‌ها و مشکلات، بلندپروازی‌های مربوط به ساخت هواپیماهای مسافربری ادامه دارند. هواپیما به دلیل حمل مسافر و همین‌طور بار آن‌ها برای بلند شدن از زمین و ساعت‌ها پرواز به انرژی بسیار بالایی نیاز دارد. هواپیماهای مسافربری کنونی سبک‌تر هستند و نسبت به نسل‌های گذشته سوخت کمتری را مصرف می‌کنند اما تراکم انرژی (میزان انرژی قابل ذخیره‌سازی) هیچ سوخت دیگری غیر از نفت و فرآورده‌های آن مناسب هواپیمای مسافربری نیست.

باتری‌ها قادر به ذخیره‌سازی برق هستند اما قبلا این تصور وجود داشت که تعداد زیادی باتری برای تأمین برق یک هواپیمای کوچک لازم است و به این صورت وزن آن را افزایش می‌دهد. کومار با اشاره به این مسأله می‌گوید:

بزرگ‌ترین مشکل به سیستم‌های الکتریکی مربوط است. آیا باتری‌ها می‌توانند به شیوه ای مطمئن و ایمن توان را ذخیره کنند به طوری که سیستم‌های ضروری پرواز در تمام مواقع انرژی و توان موردنیاز خود را داشته باشند؟ و چطور می‌توان گرمای تولید‌شده توسط باتری‌ها را خنثی کرد؟

یکی از راه‌حل‌های احتمالی کاهش اندازه‌ی هواپیماها برای پروازهای کوچک و کوتاه برد است. در حال حاضر اغلب هواپیماها برای پروازهای بزرگ تا متوسط طراحی و ساخته‌ شده‌اند. این هواپیماهای برای طی مسافتی ۶۴۰۰ کیلومتری طراحی شده‌اند اما ۸۰ درصد از آن‌ها مسافت‌هایی زیر ۲۴۰۰ کیلومتر را طی می‌کنند. به این هواپیماها متوسط یا دوربرد هستند اما معمولا مسافت کمی را طی می‌کنند. به گفته‌ی کومار زمان آن رسیده که دیگر از این هواپیماهای بزرگ و سنگین و همین‌طور گران برای مسافت‌های کوتاه استفاده نشود.

به گفته‌ی کومار برای فواصل کوتاه‌تر می‌توان یک هواپیمای متفاوت را طراحی کرد. به نقل از Zunem Aero و Avinor مزیت استفاده از هواپیماهای تمام الکتریکی تنها از بین بردن نشر کربن نیست، برای مثال هواپیماهای کوچک‌تر به باند پرواز کوتاه‌تری نیاز دارند و این به معنی کوچک‌تر شدن فرودگاه‌ها است. همین‌طور صدای آن‌ها کمتر است و این یعنی در ساعاتی مثل صبح زود یا آخر شب هم قابل‌استفاده هستند و اگر بتوان وزن باتری را کاهش داد هواپیماها سبک‌تر هم می‌شوند و کاهش وزن به معنی کاهش توان و نیروی موردنیاز است.

مزیت آخر هم می‌تواند کاهش هزینه‌های پرواز و بنابراین ارزان‌ شدن بلیت باشد و بلیت ارزان‌تر هم انگیزه‌ای قوی برای ایجاد تغییر و تحول در صنعت هوانوردی است (با ظهور هواپیماهای مسافربری کم‌هزینه این مساله ثابت شده است).

_{پیپیسترل اسلوونی یک مجموعه هواپیمای سبک وزن برقی را ساخته است}

به گفته‌ی کومار هواپیماهای فعلی هم برای تقویت سیستم‌های خود انرژی‌ زیادی را تولید می‌کنند، برای مثال بوئینگ مدل ۷۸۷ دریم لاینر، ۱.۳ مگاوات انرژی تولید می‌کند که برای تأمین برق تقریبا ۸۵۰ خانه کافی است. چالش بزرگ تلاش برای افزایش تولید توان تا حدود تقریبا ۵ مگاوات است، این توان می‌تواند برای پرواز یک هواپیما با ظرفیت ۱۰۰ سرنشین کافی باشد.

فالک پیترسون می‌گوید اولین نسل هواپیماهای سبز نروژ از فناوری هیبریدی استفاده می‌کنند. بر اساس قوانین امنیتی هوانوردی در صورت بروز مشکل، هواپیما باید برای انتقال به یک فرودگاه جایگزین، سوخت کافی را داشته باشد. سیستم هیبریدی در خودروها هم دیده می‌شود (برای مثال تویوتا پریوس هیبریدی را درنظر بگیرید که حالا به سرویس اختصاصی شرکت‌هایی مثل اوبر تبدیل شده است). باتری‌ها را می‌توان شارج کرد و با باتری‌های مصرف شده جایگزین کرد و سپس دوباره آن‌ها را شارج کرد و روی یک هواپیمای دیگر از آن‌ها استفاده کرد.

اگر برنامه‌‌های نروژ به درستی پیش برود، این پروژه جهانی خواهد شد. اگر تمام پروازهای کمتر از ۹۰ دقیقه با هواپیماهای الکتریکی انجام شوند، هواپیماها در شهرهای دیگر اسکاندیناوی و … هم فرود خواهند آمد . برای توسعه‌ی این فناوری، هواپیماهای الکتریکی به کشورهای دیگر هم فروخته خواهند شد. فالک پیترسون می‌گوید:

ایرباس روی یک هواپیمای الکتریکی با ظرفیت ۱۰۰ سرنشین کار می‌کند که قادر به طی مسافت ۱۰۰۰ کیلومتر خواهد بود

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های صنعت هوانوردی زیرساخت مناسب است. نروژ کشوری ثروتمند با ارتباطات و حمل‌ونقل مناسب است اما حتی در کشوری توسعه‌یافته مثل نروژ هم حمل‌ونقل سوخت پیچیده و پرهزینه است. این کشور باید پیش‌نیازهایی مثل اتصال ایستگاه‌های شارج به شبکه‌ی نیرو یا استفاده از واسطه‌های جایگزین برای تولید برق را حل کند.

_{آیا هواپیمای مسافربری قابل شارج می‌تواند به‌اندازه‌ی خودروهای قابل شارج رواج پیدا کنند}

در حال حاضر، نروژ در مراحل اولیه‌ی پروژه‌ی پروازهای کوتاه برد تمام برقی است. پرواز فالک پیترسون تنها یک مرتبه انجام نشد. این خلبان آموزش‌دیده روزهای گذشته یک مانور دیگر را اجرا کرد. او می‌گوید:

مدت پرواز ۱۵ تا ۲۰ دقیقه بود و من ۱۲ پرواز را در یک روز انجام دادم؛ و ما برای شارج حتی یک مرتبه هم معطل نشدیم. درحالی‌که شارج کامل داشتیم پرواز را انجام دادیم و پس از ۲۰ دقیقه پرواز تنها ۲۵ درصد از باتری مصرف شده بود. هواپیما را پارک کردیم، یک تکنیسین به شارج آن پرداخت سپس پرواز کردیم و برای پرواز بعدی به ارائه و دریافت اطلاعات و گزارش‌های پرداختیم و درست مثل پرواز قبلی شارج کافی داشتیم.