УДК 537.39

Перспективы использования альтернативных источников энергии в воздушных судах

Кустова Виктория Александровна – студентка Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации

Сагитов Дамир Ильдарович – кандидат технических наук, доцент кафедры «Системы автоматизированного управления» Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации

Аннотация: Целью данной работы является рассмотрение возможности и перспективы использования различных альтернативных источников энергии в авиации для сокращения выбросов углекислого газа и снижения зависимости от традиционных видов топлива. Исследована эффективность, безопасность, экономическая целесообразность и возможности масштабного применения альтернативных источников энергии в сфере воздушных перевозок.

Ключевые слова: электричество, авиация, водородное и метановое топливо, биологическое и синтетическое топливо, перспективы, окружающая среда.

Нефтепродукты являются основным сырьем для производства авиационного топлива. Мировой спрос на авиатопливо в настоящее время очень высок, что вызывает беспокойство в связи с возможным ущербом для окружающей среды. Одним из способов уменьшения выбросов реактивных двигателей является усовершенствование двигателей, которые сжигают меньше топлива. На практике это по-прежнему оказывается неэффективным способом защиты окружающей среды: чем меньше топлива сжигают двигатели, тем дешевле становится эксплуатация самолета. По мере снижения стоимости авиаперелетов увеличивается количество покупателей, что приводит к увеличению количества рейсов и, соответственно, выбросов в атмосферу. Однако тенденция к увеличению числа моделей самолетов, способных работать на альтернативных видах топлива, уже очевидна [1].

С постоянным совершенствованием технологий и стремлением к уменьшению влияния на окружающую среду, электричество становится все более привлекательным в качестве альтернативного топлива для авиации. Вместе с тем, электросамолеты уже начинают появляться на рынке и являются новой эрой в авиационной отрасли. Одним из главных преимуществ использования электричества в авиации является его экологическая чистота. При использовании электрического топлива не выделяются вредные выбросы, такие как углекислый газ или оксиды азота, что делает его одним из самых экологически чистых видов топлива. Кроме того, электросамолеты имеют более низкие эксплуатационные расходы по сравнению с типовыми самолетами на авиационном топливе. Это связано с более низкой стоимостью электроэнергии по сравнению с авиационным керосином, а также с меньшим количеством движущихся частей в электрических двигателях, что уменьшает необходимость в обслуживании и ремонте. Однако, использование электричества как топлива в авиации сталкивается с рядом вызовов. Один из главных вызовов - это ограниченная дальность полета электрических самолетов из-за ограниченной энергетической плотности аккумуляторов. В настоящее время технологии хранения энергии не позволяют создать аккумуляторы с достаточной емкостью для длительных полетов на большие расстояния. Это ограничивает применение электрических самолетов в дальних перелетах и коммерческой авиации. Другим вызовом является необходимость развития инфраструктуры для зарядки электрических самолетов. В настоящее время инфраструктура для зарядки электрических самолетов недостаточно развита, что затрудняет их широкое внедрение. Также необходимо развивать технологии хранения энергии, чтобы увеличить дальность полета и улучшить производительность электосамолетов. Использование электричества как топлива в авиации представляет собой перспективное решение для снижения выбросов и уменьшения эксплуатационных расходов. Для успешного внедрения этого вида топлива необходимо продолжать развивать технологии хранения энергии, создавать инфраструктуру для зарядки и поддерживать инновации в области авиационных технологий [2].

Синтетическое топливо становится все более востребованным в авиации из-за увеличивающегося спроса на сокращение выбросов углекислого газа и уменьшение зависимости от нефтяных ресурсов. Оно создается из различных источников, таких как биомасса, отходы и водород. Преимущества могут быть значительными, включая уменьшение выбросов углерода, повышение энергоэффективности и снижение зависимости от колебаний цен на нефть. Однако, синтетическое топливо сталкивается с рядом проблем в авиации. Одной из основных проблем является высокая стоимость производства по сравнению с обычным топливом, что может затормозить его широкое использование. Кроме того, необходимость развития новой инфраструктуры для производства, хранения и распределения синтетического топлива представляет серьезные вызовы для отрасли. В целом, синтетическое топливо представляет собой перспективное решение для снижения негативного воздействия авиации на окружающую среду и уменьшения зависимости от нефти. Однако для успешного внедрения необходимо решить множество проблем, связанных с экономическими и инфраструктурными аспектами [3].

Биотопливо из растительных и животных источников становится все более значимым решением для авиационной промышленности, помогая уменьшить ее зависимость от нефтяных ресурсов. Биотопливо имеет много преимуществ, привлекательных для использования в авиации. Одним из ключевых преимуществ является его экологическая чистота, так как его сжигание на самолетах приводит к значительно меньшим выбросам углекислого газа по сравнению с обычными видами топлива. Это способствует более устойчивому развитию отрасли и снижает негативное воздействие на окружающую среду. Кроме того, биотопливо может помочь сократить зависимость авиации от цен на нефть, так как оно производится из возобновляемых источников энергии. Однако, несмотря на все преимущества, биотопливо также сталкивается с некоторыми проблемами, включая высокую стоимость производства по сравнению с другими видами топлива. Это может замедлить его широкое внедрение на рынке авиационного топлива. В целом, биотопливо представляет собой перспективное и экологически чистое решение для авиации, способствующее уменьшению выбросов углекислого газа и снижению зависимости от нефти. Для успешного внедрения необходимо дальнейшее развитие технологий производства и создание стимулов для инвестиций в эту область [4].

Водород считается одним из наиболее перспективных альтернативных видов топлива для авиации. При сжигании водорода на самолетах не выделяется углекислый газ, и основным продуктом сгорания является вода. Это делает водородное топливо одним из самых экологически чистых видов топлива, что может значительно уменьшить негативное воздействие авиации на окружающую среду. Кроме того, водород может быть произведен из возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия, что делает его более устойчивым и экологически чистым видом топлива. Однако использование водородного топлива в авиации сталкивается с рядом проблем. Одной из крупных проблем является необходимость создания инфраструктуры для производства, хранения и поставки водорода для авиации. В настоящее время такая инфраструктура отсутствует, что затрудняет масштабное внедрение водородного топлива в авиацию. Кроме того, производство водорода требует значительных затрат энергии, что может повлиять на экономическую эффективность. Метановое топливо также представляет собой перспективное решение для авиации. Метан можно получать из различных источников, таких как природный газ, биомасса или даже из воды с использованием возобновляемой энергии. При сжигании метана выбросы углекислого газа меньше по сравнению с обычными видами топлива, что делает его более экологически чистым. Однако и метановое топливо сталкивается с рядом вызовов. Одним из главных вызовов является необходимость создания инфраструктуры для производства и поставок метана для авиации. Кроме того, производство метана требует определенных технологических процессов, которые могут быть затратными и времязатратными. В целом, как водородное, так и метановое топливо представляют собой перспективные альтернативы для авиации, которые могут помочь уменьшить выбросы углекислого газа и сделать отрасль более экологически чистой. Для успешного внедрения этих видов топлива необходимо продолжать развивать инфраструктуру, улучшать технологии производства и создавать стимулы для инвестиций в эту область [5].

Солнечная энергия является одним из наиболее доступных и экологически чистых источников энергии на планете. Преимущества ее использования в авиации весьма значительны. Главное из них – это уменьшение выбросов углекислого газа и сокращение зависимости от традиционных видов топлива, таких как керосин. Одним из самых известных примеров использования солнечной энергии в авиации является проект Solar Impulse, первый в мире самолет, способный летать на солнечной энергии. Этот проект продемонстрировал потенциал солнечной энергии в авиации и вдохновил многих на разработку новых технологий и концепций. Однако, несмотря на успех Solar Impulse, есть ряд препятствий, которые мешают широкому внедрению солнечной энергии в авиацию. Одной из основных проблем является ограниченная энергетическая плотность солнечных батарей, что делает сложным обеспечение достаточного количества энергии для полетов на большие расстояния. Кроме того, солнечные батареи могут быть тяжелыми и занимать много места на самолете, что также создает проблемы. Тем не менее, с развитием технологий и исследований в области солнечной энергии, возможно в будущем появятся новые решения и концепции, позволяющие эффективно использовать солнечную энергию в авиации. Например, исследования по созданию более эффективных солнечных батарей, разработка гибридных систем, комбинирующих солнечную энергию с другими видами топлива, а также использование солнечной энергии для работы систем самолета, могут помочь преодолеть текущие препятствия.

Список литературы

1. Иванов Д.С., Петров А.И. Альтернативные источники энергии в авиации: тенденции и перспективы. Издательство "Авиационные технологии", 2021.
2. Смирнов Г.П. Солнечная энергия и ее применение в авиации. Журнал "Энергетика и транспорт", № 2, 2019.
3. Кузнецов Н.М., Григорьева О.П. Биотопливо как альтернативный источник энергии для воздушных судов. Конференция "Экология и авиация", Москва, 2020.
4. Попов А.В., Соколов Д.И. Использование гибридных систем на воздушных судах: вызовы и возможности. Издательство "Энергетика и авиация", 2018.
5. Беляев К.С., Лебедев Е.М. Энергосберегающие технологии в авиации: перспективы развития. Журнал "Авиатранспортные технологии", № 3, 2022.