Hàng không là một trong những nguồn phát thải khí nhà kính tăng nhanh nhất, góp phần vào sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu. Theo Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO), ngành hàng không chiếm 2,4% tổng lượng phát thải CO2 có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch vào năm 2018 và lượng phát thải của ngành này đã tăng 32% từ năm 2013 đến năm 2018.
Xem thêm: Vệ tinh viễn thông công nghệ 5G được phóng vào không gian.
Để giải quyết thách thức này, nhiều nhà nghiên cứu và các doanh nghiệp trong ngành đang khám phá tiềm năng của máy bay điện khí hóa, sử dụng điện để cung cấp năng lượng cho một số hoặc tất cả các hệ thống đẩy của chúng. Máy bay điện khí hóa được coi là một cách để giảm các tác động đến môi trường của ngành hàng không, không tạo ra khí thải và các chuyến bay yên tĩnh hơn.
Tuy nhiên, điện khí hóa máy bay không phải là một nhiệm vụ đơn giản, vì nó liên quan đến nhiều rào cản kỹ thuật và hậu cần, chẳng hạn như tăng mật độ năng lượng pin, đảm bảo an toàn và độ tin cậy cũng như quản lý chuỗi cung ứng lithium.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét một số phát triển hiện tại và triển vọng tương lai của máy bay điện khí hóa, cũng như một số tác động xã hội và môi trường của công nghệ mới nổi này.
Máy bay điện khí hóa là gì?
Máy bay điện khí hóa là máy bay sử dụng điện để cung cấp năng lượng cho một số hoặc tất cả các hệ thống đẩy của chúng. Điện có thể được cung cấp bằng nhiều phương pháp khác nhau, chẳng hạn như pin, pin mặt trời, pin nhiên liệu hoặc cáp điện. Tùy thuộc vào mức độ điện khí hóa, có nhiều loại máy bay điện khí hóa khác nhau:
- Máy bay sử dụng nhiều điện hơn (MEA): Đây là những máy bay thông thường sử dụng điện để thay thế một số hệ thống thủy lực, khí nén hoặc cơ khí điều khiển các chức năng như cánh tà, bộ phận hạ cánh hoặc điều hòa không khí. MEA có thể giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và chi phí bảo trì bằng cách cải thiện hiệu quả và độ tin cậy.
- Máy bay điện lai (HEA): Đây là loại máy bay sử dụng kết hợp giữa động cơ điện và động cơ thông thường để cung cấp lực đẩy. HEA có thể giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và lượng khí thải bằng cách tối ưu hóa việc sử dụng cả hai nguồn năng lượng, tùy thuộc vào giai đoạn và điều kiện của chuyến bay¹.
- Máy bay chạy hoàn toàn bằng điện (AEA): Đây là những máy bay chỉ sử dụng động cơ điện để cung cấp lực đẩy, loại bỏ nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch. AEA có thể đạt được mức giảm phát thải và tiếng ồn bằng 0, nhưng chúng yêu cầu pin mật độ năng lượng cao hoặc các nguồn năng lượng khác để có đủ phạm vi hoạt động và độ bền.
Những lợi ích của máy bay điện khí hóa là gì?
Máy bay điện khí hóa có thể mang lại một số lợi ích cho ngành hàng không và xã hội, chẳng hạn như giảm phát thải khí nhà kính và ô nhiễm không khí, cải thiện hiệu quả năng lượng và chi phí vận hành, nâng cao độ an toàn và độ tin cậy, đồng thời tăng hiệu suất và tính linh hoạt.
Bằng cách sử dụng điện để cung cấp năng lượng cho một số hoặc tất cả các hệ thống đẩy của chúng, máy bay điện khí hóa có thể giảm hoặc loại bỏ quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, vốn là nguồn chính tạo ra CO2 và các chất ô nhiễm khác từ ngành hàng không.
Điều này có thể giúp giảm thiểu tác động của ngành hàng không đối với biến đổi khí hậu và sức khỏe con người. Hơn nữa, máy bay điện khí hóa có thể cải thiện hiệu suất năng lượng của hệ thống động cơ đẩy bằng cách giảm tổn thất và nhiệt thải. Điều này có thể làm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và chi phí vận hành của máy bay, cũng như sự phụ thuộc vào giá dầu.
Máy bay điện cũng có thể cải thiện độ an toàn và độ tin cậy của máy bay bằng cách giảm độ phức tạp và trọng lượng của hệ thống máy bay, cũng như nguy cơ cháy hoặc rò rỉ từ thùng nhiên liệu. Điều này có thể làm giảm chi phí bảo trì và tăng cường an toàn chuyến bay.
Hơn nữa, máy bay điện khí hóa có thể tạo ra các khả năng thiết kế và khả năng bay mới, chẳng hạn như động cơ đẩy phân tán, cất cánh và hạ cánh thẳng đứng (VTOL) hoặc phương tiện bay cá nhân (PAV). Những điều này có thể làm tăng hiệu suất và tính linh hoạt của máy bay, cũng như mở ra các thị trường và ứng dụng mới cho ngành hàng không.
Những thách thức của máy bay điện khí hóa là gì?
Máy bay điện khí hóa đặt ra nhiều thách thức về kỹ thuật và hậu cần, bao gồm tăng mật độ năng lượng của pin để mở rộng phạm vi và trọng tải, đảm bảo an toàn và độ tin cậy của hệ thống điện áp cao và dòng điện cao.
ác nhà nghiên cứu đang phát triển các vật liệu và công nghệ pin mới, các tiêu chuẩn và quy định mới, cũng như các hệ thống giám sát và điều khiển tiên tiến để vượt qua những thách thức này, đồng thời đánh giá tác động xã hội và môi trường của việc khai thác và sản xuất lithium.
Quản lý chuỗi cung ứng lithium là yếu tố chính đối với hầu hết các loại pin, nhưng nó là nguồn tài nguyên khan hiếm và phân bổ không đồng đều. Nhu cầu về lithium đã cao do sự phát triển của xe điện và nó có thể tăng hơn nữa với sự phát triển của máy bay điện. Để quản lý chuỗi cung ứng lithium, các nhà nghiên cứu đang khám phá các nguồn thay thế và phương pháp tái chế, cũng như đánh giá tác động xã hội và môi trường của việc khai thác và sản xuất lithium.
Ý nghĩa xã hội và môi trường của máy bay điện khí hóa là gì?
Máy bay điện khí hóa có thể có ý nghĩa xã hội và môi trường đáng kể, cả tích cực và tiêu cực nó có thể mang lại nhiều lợi ích cho xã hội và môi trường, như giảm ô nhiễm tiếng ồn và nâng cao chất lượng cuộc sống cho những người sống gần sân bay hoặc đường bay, tạo việc làm và thị trường mới trong lĩnh vực hàng không và các ngành liên quan.
Nhưng cũng có thể gây ra tác động xã hội và môi trường cục bộ do nhu cầu ngày càng tăng đối với lithium và các vật liệu khác. Những tác động này có thể bao gồm suy thoái đất, ô nhiễm nước, mất đa dạng sinh học, vi phạm pháp luật hoặc xung đột xã hội ở những khu vực khai thác hoặc sản xuất lithium.